自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)性能分析及湍流退化圖像復(fù)原方法研究.pdf

1、大氣湍流效應(yīng)引起的大氣折射率隨機(jī)起伏，會(huì)導(dǎo)致光波波前扭曲，嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)成像性能，降低觀測目標(biāo)圖像分辨率。
　　自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)是克服大氣湍流最有效的辦法之一，但由于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)自身性能及噪聲等因素的影響，其只能對波前誤差進(jìn)行部分校正，所觀測到的目標(biāo)圖像分辨率依然與系統(tǒng)衍射極限相差很遠(yuǎn)，因此，對湍流退化圖像進(jìn)行后續(xù)復(fù)原處理是至關(guān)重要的。
　　為了提高湍流圖像分辨率，本文重點(diǎn)研究了湍流退化圖像去噪及復(fù)原算法:
　　首先

2、，研究自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。介紹自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作及成像原理，分析了云南天文臺1.2米望遠(yuǎn)鏡的61單元自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)及性能，并設(shè)計(jì)了雙校正器自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)光路圖。通過分析后已知，自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)對波前畸變的校正是不充分的，需對觀測到的湍流圖像進(jìn)行后續(xù)復(fù)原處理。
　　其次，研究波前復(fù)原技術(shù)及湍流波前相位屏模擬。研究Zernike多項(xiàng)式法波前復(fù)原技術(shù)，利用Zernike多項(xiàng)式法模擬了不同項(xiàng)數(shù)下大氣湍流隨機(jī)相位屏的湍流分布情況。從模擬

3、結(jié)果可知，Zernike多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)較低時(shí)，湍流屏上缺乏高頻成分，而低頻成分突出，相位相對平穩(wěn)；隨著Zernike多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)的增加，其湍流屏上的湍流分布逐漸變緩，相位平穩(wěn)度下降。
　　再次，研究基于小波域的Curvelet變換法的湍流退化圖像去噪算法。將多尺度幾何變換的思想引入到湍流圖像去噪中，首先介紹小波域的Curvelet變化原理，然后根據(jù)貝葉斯準(zhǔn)則，改進(jìn)了閾值的自適應(yīng)選取方法，提取二維小波變換高頻系數(shù)并對其進(jìn)行基于Wrappi

4、ng的Curvelet變換，最終實(shí)現(xiàn)了小波域的Curvelet變換法對湍流退化圖像的去噪處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法處理后的湍流圖像視覺效果清晰、相比于原始圖像PSNR明顯提高，MSE明顯降低。
　　最后，研究改進(jìn)極大似然估計(jì)法的大氣湍流圖像復(fù)原算法。首先對湍流圖像進(jìn)行了去噪處理，然后利用Zernike多項(xiàng)式對湍流退化圖像進(jìn)行波前復(fù)原，根據(jù)波前信息建立了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)初值估計(jì)模型，接著結(jié)合圖像先驗(yàn)信息，引入目標(biāo)邊緣保持約束及點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)約