一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法，属于望远镜计算机辅助装调领域。该校准方法的具体步骤如下，首先，随机给定望远镜系统次镜各自由度失调量，利用无偏有限脉冲响应矩提取望远镜失调状态下合理范围内多视场的光斑图像特征；然后利用全连接神经网络构建次镜各自由度失调量和多视场光斑图像特征矩阵之间的模型；在实际使用中，将CCD相机采集的多视场光斑图像利用无偏有限脉冲响应矩提取特征矩阵后输入训练好的神经网络模型求解出次镜的失调量，从而指导望远镜系统的装调。本方法旨在无波前传感器作为望远镜的像质评价基准的情况下，并且无需多次迭代，从而提高系统主次镜对准的效率和系统的成像质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法


[0001]本专利技术属于望远镜的装调领域，针对光学系统中次镜相对于主镜的空间位置失调问题，具体涉及一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法。

技术介绍

[0002]反射式光学系统是现代天基和空基大口径望远镜中普遍采用的结构形式。为了获得更大的视场覆盖范围、更高的空间和光谱分辨率、更宽的光谱范围，对于光学系统的性能要求不断提高。为了确保大视场和多谱段范围内的成像质量，必然导致光学系统的复杂化，对其位置精度的要求也越来越严格，采用传统的装调方式已经很难满足光学系统的精度要求。尤其是对于近年来被广泛应用的离轴反射式系统，对其实现高精度装调一直是光学装调领域的一项极具挑战性的难题。不同于常规的折射式或同轴反射系统，离轴反射系统中各光学元件不具有旋转对称性，各失调自由度引入的像差之间也存在互相耦合，这都给装调带来了很大的难度。事实上，在目前的光学仪器研制过程中，光学系统的装调水平往往是制约系统性能的最关键环节。因此，找到一种精度高且具有实时性的主次镜对准方法对工程实践中系统成像质量的提升具有重要意义。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法，其特征在于，所述方法包括如下具体的步骤：步骤一：搭建望远镜系统：该系统包括主镜、次镜、控制次镜的执行机构六自由度平台，CCD相机；步骤二：构建次镜各自由度失调量和多视场光斑图像特征之间的数学模型，采用无偏有限脉冲响应矩表征次镜不同失调状态下各视场光斑图像的灰度变化特征；建模所采用的方法是使用全连接神经网络算法，首先是构建神经网络数据集，所述数据集包括训练集和测试集，包括：步骤2.1：记录望远镜系统处于装调完成时次镜的理想空间位置及此状态下合理范围内多视场的光斑图像，然后给次镜添加已知的各自由度失调量并利用CCD相机采集此状态下合理范围内多视场的光斑图像，随之采用无偏有限脉冲响应矩提取多视场的光斑图像的灰度变化特征，将次镜相对于主镜的各自由度失调量和相应的特征矩阵作为一组样本；步骤2.2：重复N次步骤2.1得到一个数据集，将其按一定比例划分为训练集和测试集；步骤三：训练神经网络模型：步骤3.1：选取全连接神经网络模型，该全连接神经网络包含输入层、隐藏层和输出层，输入为多视场的光斑图像特征矩阵，输出为次镜的各自由度失调量；步骤3.2：按一定的比例随机从数据集中选择一部分作为训练集对上述全连接神经网络进行训练，当网络收敛时，网络模型训练完成，数据集中剩余的部分作为测试集验证上述全连接神经网络的拟合能力；步骤四：求解次镜的失调量并实现望远镜的主次镜对准，包括：步骤4.1：在实际望远镜系统的主次镜对准过程中，首先用CCD相机采集系统合理范围内多视场的光斑图像，然后采用无偏有限脉冲响应矩提取光斑图像的灰度变化特征，将该特征矩阵输入训练好的神经网络模型，然后输出次镜的各自由度失调量，将该数据的相反数输入控制次镜空间位置的执行机构六自由度平台来指导主次镜对准；步骤4.2：再次提取校正次镜位置偏差后的系统光斑图像并与次镜理想位置下的光斑图像进行比较，若比较光斑图像偏差在误差允许范围内，则完成主次镜对准过程，否则重复步骤4.1。2.根据权利要求1所述的一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法，其特征在于，步骤二中，光斑图像指的是系统的点扩散函数，合理范围内多视场指的是有效视场范围内的任意不在一条直线的多个视场，选取的视场个数n大于等于5个。3.根据权利要求1所述的一种基于光斑图像矩特征的望远镜主次镜校准方法，其特征在于，步骤2.1中，给次镜添加已知的失调量为添加六个自由度的失调误差，所述的六个自由度的失调误差是指X、Y和Z轴上的偏心误差和倾斜误差。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永梅，唐薇，田思恒，吴琼雁，王强，贺东，王子豪，李阳，
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：