基于HS光斑有效性检测的AO系统自动闭环判断研究

发布时间:2018-12-14 21:30
【摘要】:为了获得稳定的高分辨率图像,多数大型地基天文望远镜配置了自适应光学系统。在观测过程中,观测目标较弱、波前信息缺失或大气湍流过大等原因会导致自适应光学系统无法进行闭环工作,需要具备一定科学知识的专业人员对自适应光学系统进行实时控制,系统无法自动运行。对自适应光学系统的自动运行进行研究,使其具备一定的人工智能,减少对专业操作人员的依赖,是提高自适应光学系统工作效率并扩大其应用范围的一个关键环节。针对当前大型地基望远镜和自适应光学系统的发展需求,本文以影响自适应光学系统自动运行的关键因素——自动闭环技术为核心进行了以下三个方面的研究:首先,提出了一种改进的基于阈值处理和模板匹配的子光斑检测算法,对哈特曼阵列透镜的光斑分布进行分析,并基于真实的暗弱目标成像结果,对该算法进行了分析和验证;其次,对哈特曼阵列透镜各子孔径缺光对自适应光学系统闭环的影响进行了量化的分析,并给出了权重矩阵,该矩阵对各个子孔径缺光对自适应光学系统闭环的影响程度实现了量化评估。在前两项工作的基础上,提出了一种基于哈特曼光斑缺光影响阈值进行自适应光学系统自动闭环判断的算法,对影响阈值的选取进行了初步研究,并从经验值和机器学习两个角度给出了影响阈值的选取方法。通过实验分析,有效地验证了该自适应光学系统自动闭环判断算法的精确性和可行性。本文提出了一种基于哈特曼光斑能量分布的自适应光学系统自动闭环的智能判断方法,相对于传统的自适应光学系统,该方法的引入将科研人员从单一重复劳动中解放出来,对于自适应光学系统的智能化运行有重要的意义。
[Abstract]:In order to obtain stable high resolution images, most large ground-based astronomical telescopes are equipped with adaptive optics systems. In the observation process, the observation target is weak, the wave front information is missing or the atmospheric turbulence is too large, so the adaptive optical system is unable to work in the closed loop. A professional with scientific knowledge is needed to control the adaptive optical system in real time, and the system can not run automatically. It is a key link to improve the work efficiency of adaptive optics system and expand its application scope by studying the automatic operation of adaptive optics system to make it have certain artificial intelligence and reduce the dependence on professional operators. According to the development demand of large ground-based telescope and adaptive optics system, this paper focuses on the following three aspects: first of all, the key factor affecting the automatic operation of adaptive optics system is the automatic closed-loop technology. An improved sub-spot detection algorithm based on threshold processing and template matching is proposed to analyze the spot distribution of Hartmann array lens. Based on the real imaging results of dark and weak targets, the algorithm is analyzed and validated. Secondly, the influence of each sub-aperture of Hartmann array lens on the closed loop of adaptive optical system is analyzed quantitatively, and the weight matrix is given. The matrix quantifies the influence of each sub-aperture lack of light on the closed loop of adaptive optical system. On the basis of the first two works, an algorithm for automatic closed-loop judgment of adaptive optical system based on Hartmann's threshold of spot deficiency is proposed, and the selection of influence threshold is preliminarily studied. The selection method of the threshold is given from the point of view of experience and machine learning. The accuracy and feasibility of the automatic closed-loop judgment algorithm for the adaptive optical system are verified by experimental analysis. In this paper, an intelligent judgment method of adaptive optical system based on energy distribution of Hartmann spot is presented. Compared with traditional adaptive optical system, this method liberates researchers from single repeated work. It is of great significance for the intelligent operation of adaptive optical system.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O439

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本文编号:2379354

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