高速波前處理算法的FPGA實現(xiàn).pdf

1、大氣湍流會使在大氣中傳播的光波波前發(fā)生波平面任意畸變、強(qiáng)度隨機(jī)抖動和光束擴(kuò)散等現(xiàn)象，從而影響觀測系統(tǒng)的成像質(zhì)量，自適應(yīng)光學(xué)波前處理技術(shù)可以很好地克服這些問題。
　　自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)由波前傳感器、波前處理器和波前校正器三部分組成，其中波前處理器必須完成大量實時運算，對處理速度有著極高的要求，本論文主要研究高速波前處理算法在FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)中的實現(xiàn)。
　　首先

2、，論文介紹了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組成、發(fā)展以及應(yīng)用，并闡述了波前處理算法的原理與內(nèi)容。波前處理算法主要包括圖像預(yù)處理、波前斜率計算、波前復(fù)原和波前控制運算四個部分，圖像預(yù)處理完成波前圖像去噪，波前斜率計算用于獲取光波波前的質(zhì)心偏移量，波前復(fù)原再將質(zhì)心偏移量轉(zhuǎn)化為波前誤差信息，波前控制運算根據(jù)波前誤差信息計算波前控制信號。
　　其次，論文給出了完全基于FPGA平臺的高速波前處理解決方案。參數(shù)定標(biāo)和幀格式設(shè)計完全根據(jù)算法的要求和系統(tǒng)的實際

3、情況制定，算法程序整體采用模塊化設(shè)計降低各部分之間的耦合度，便于集成與調(diào)試，各模塊之間大量采用流水結(jié)構(gòu)，減少處理單幀波前的時鐘數(shù)。
　　最后，論文將基于FPGA平臺的高速波前處理模塊接入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的光路進(jìn)行測試，并與基于PC(Personal Computer，臺式計算機(jī))平臺的波前處理模塊比較，實驗結(jié)果表明本論文的高速波前處理模塊對波前的處理速度達(dá)到1000frame/s，穩(wěn)定后波前圖像的澤尼克像差系數(shù)比PC平臺減小了100