一种四台阶相位型菲涅尔波带片的快速波前复原方法技术

本发明专利技术公开了一种四台阶相位型菲涅尔波带片的快速波前复原方法。本发明专利技术基于菲涅尔波带片设计了一种操作简单、结构简洁、实时性好、复原精度高的波前复原传感器，可利用1、3象限焦距与2、4象限焦距不同的情况下，打破传统无波前传感技术中单帧远场图像存在的多解问题，并利用神经网络构建经混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片成像的远场图像和泽尼克模式系数的非线性关系，避免了传统无波前传感技术的相位模糊问题及利用多张远场图片克服多解问题，结合实时性较强的神经网络，无需耗时较大的迭代寻优过程，实现单帧焦面光强图像的快速相位反演。速相位反演。速相位反演。

【技术实现步骤摘要】
一种四台阶相位型菲涅尔波带片的快速波前复原方法


[0001]本专利技术涉及无波前传感器的单帧图像波前复原的
，尤其涉及一种四台阶相位型菲涅尔波带片的快速波前复原方法。

技术介绍

[0002]相位反演方法是一种利用焦面光强分布来解算波前的探测方法，该方法结构简单，可实现高阶连续像差检测，能对扩展目标进行相位复原，可在线检测，能量集中度高，适合弱光探测。但其主要问题是反演精度不高，且存在多解问题，在迭代过程容易陷入停滞。这种迭代停滞是由于实际的近场复振幅f(x,y)和它的旋转180度共轭复振幅在远场上具有相同的光强分布而产生的。因此，GS算法很容易收敛到局部最小伪解或两个全局最小模糊解之一。
[0003]单帧焦面图像的波前反演方法是通过一张远场图像实现波前复原，该方法光路简单，但是多解现象的存在使其应用范围收到了限制。法国的Serge Meimon等人，通过在原像差中加上一定角度的散光，得到低阶像差与光斑分布之间的线性算法，但此种方法的线性区域受到限制，只对低阶像差探测有效(参见C.Plantet,S.Meimon,J.M.Conan本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四台阶相位型菲涅尔波带片的快速波前复原方法，其特征在于，通过以下步骤实现：步骤1：设计基于混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片，包括混合焦距的分布、入瞳半径、焦距差、相位台阶宽度、相位台阶高度、衍射效率参数设计；步骤2：验证步骤1设计的基于混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片是否可以在混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片的其中之一个焦距焦面上同时获得单帧点光源的远场光强分布，并且光强利用率达到百分之八十以上，且光斑半径大于五个像素，否则神经网络对少量的像素数难以进行特征提取；步骤3：若步骤2可以实现，则使用步骤1设计的混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片，对理想平行光引入符合大气传输模型的随机像差，记录远场光斑与近场波前数据，并将CCD探测到的远场光斑图像和与之一一对应的的近场波前Zernike模式系数或近场波面分别作为样本和标签制作基于混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片结合神经网络的波前复原数据集，若步骤2无法实现，则重复执行步骤1再次设计基于混合焦距的四台阶相位型菲涅尔波带片，直至实现步骤2；步骤4：配置深度学习环境，搭建神经网络；步骤5：选取数据集前90％的样本作为训练集，供网络学习远场光斑与泽尼克模式系数的非线性映射关系；余下10％的数据集做为验证集，用于调整网络超参数并验证算法有效性，最后另外制作与训练集和验证集符合同一数据分布的1000组数据作为测试集用于进行模型的测试，对输出的预测泽尼克模式系数与实际标签泽尼克模式系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱里程，葛欣兰，马帅，王宁，叶红卫，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：