基于GPU的自適應光學實時波前控制系統(tǒng)研究.pdf

1、自適應光學系統(tǒng)通過實時測量波前信息，利用共軛補償原理實現(xiàn)波前畸變補償。自適應光學在很多應用場合對工作頻率有較高的要求，尤其在天文應用場合需要千赫茲以上的工作頻率，需要設計高效的波前控制器實現(xiàn)自適應光學的閉環(huán)反饋過程。本文利用GPU高效的并行計算能力，提高自適應光學控制系統(tǒng)效率，設計了基于GPU的自適應光學波前控制方法，展開如下研究工作。
　　本文結(jié)合已有的波前傳感器參數(shù)，設計了基于商用波前傳感器的自適應光學波前測量的計算過程和控制

2、計算過程，分析波前斜率計算和重構(gòu)計算的時間復雜度及使用GPU解決自適應光學控制計算過程的可行性?；谟嬎銖碗s度的分析，設計了基于CUDA的波前斜率計算過程。通過CUDA內(nèi)核對圖像進行閾值處理，并且對計算任務進行分解，在保證計算精度的同時提高了斜率計算效率。在波前重構(gòu)的計算過程中，在數(shù)據(jù)預處理階段求解Zernike映射矩陣，并通過CUDA加速矩陣運算，提高波前重構(gòu)的效率。同時使用CUDA處理波前控制過程的矩陣運算，提高系統(tǒng)的波前校正效率。

3、
　　本文對基于GPU的自適應光學控制過程進行分析和研究。使用研制的壓電變形鏡為波前校正器，搭建自適應光學系統(tǒng)，進行自適應光學閉環(huán)校正實驗，測試并比較了使用GPU優(yōu)化前后的系統(tǒng)性能。實驗結(jié)果驗證了GPU在處理自適應光學控制系統(tǒng)的可行性。經(jīng)過實驗，整個系統(tǒng)的控制計算延時控制在2ms以內(nèi)，提升了系統(tǒng)的工作效率。同時對千單元自適應光學系統(tǒng)進行仿真實驗，驗證了GPU在處理多單元數(shù)自適應光學計算的可行性，為研制大口徑多單元自適應光學系統(tǒng)提供