本发明专利技术涉及空间望远镜的技术领域，具体提供一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法及系统，其中，方法包括：通过干涉仪软件中获取cvg格式面形数据，进行数据预处理，并截取有效反射镜面形误差数据矩阵A，继而数据点误差项去除、重构数据点替换边缘数据点及无效数据点识别并替换的技术方案，修正了干涉仪获取的面形数据，提高了光学系统数字建模所需的反射镜面形数据的精度，满足了精确地构建数字化空间望远镜光学模型的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间望远镜的，具体提供一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法及系统。
技术介绍
1、研制大口径空间望远镜对于探究天文学前沿科学问题具有重要意义。大口径空间望远镜研制过程中，需要构建数字化光机结构模型并通过集成仿真分析的手段全生命周期预测、评估空间望远镜的观测性能。而光学模型构建的准确性为影响空间望远镜性能预测、评估的重要因素。
2、反射镜面形误差数据是数字化空间望远镜光学模型的重要组成部分之一，通过干涉仪构建自准直光路测量（干涉光路）反射镜面形误差是获取反射镜面形误差数据的重要手段之一。然而，现有技术将干涉仪测量的面形数据加载至光学模型的过程中存在一定的问题：其一，通过干涉仪获取的面形数据中存在部分无效数据点；其二，构建面形检测光路时，所有元件无法同时处于理想位置，导致获取的面形数据存在一定的误差；其三，基于光干涉测量原理，干涉图边缘存在一定的衍射效应，导致边缘数据点失真。因此，现有技术不能精确地得到干涉仪实测反射镜面形数据，不满足精确地构建数字化空间望远镜光学模型的需求。
技术实现思路
1、本申请为解决上述问题，提供了一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法及系统。
2、本申请提供的一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其包括：
3、通过干涉仪软件中获取cvg格式面形数据，进行数据预处理，并截取有效反射镜面形误差数据矩阵a；
4、利用中值滤波器对所述数据矩阵a进行处理，得到反射镜面形误差数据矩阵b；</p>5、设置阈值t，当某一所述数据矩阵a与所述数据矩阵b的对应数据点的差值大于所述阈值t时，记录所述数据点的空间坐标，被记录所述空间坐标的所述数据点为无效数据点；
6、选取所述数据矩阵a的数据点，其中反射镜面形误差边缘数据点以及所述无效数据点不选取，进行zernike多项式拟合；
7、基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，减去所述数据矩阵a中由于干涉光路的光学元件装调偏差产生的误差项，得到反射镜面形误差数据矩阵d；
8、基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，用多项式拟合反射镜面形误差重构数据点替换所述数据矩阵d中的所述反射镜面形误差边缘数据点，得到反射镜面形误差数据矩阵e；
9、基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，将所述空间坐标对应的数据值用函数拟合值进行修正替换，得到最终面形数据矩阵g。
10、优选的，所述进行数据预处理，包括数据格式变换、数据缩放及单位转换；
11、所述“截取有效反射镜面形误差数据矩阵a”为从干涉相机靶面中截取有效反射镜面形误差数据矩阵a。
12、优选的，所述“利用中值滤波器对所述数据矩阵a进行处理，得到反射镜面形误差数据矩阵b”包括：
13、构建3×3中值滤波器；
14、所述中值滤波器对模板内的所有数据点进行排列；
15、获取所述模板内所有排列的数据点的中间值并替换所述模板内黑色数据点的当前值，得到反射镜面形误差数据矩阵b。
16、优选的，所述“设置阈值t，当某一所述数据矩阵a与所述数据矩阵b的对应数据点的差值大于所述阈值t时，记录所述数据点的空间坐标，被记录所述空间坐标的所述数据点为无效数据点”包括：
17、根据所述数据矩阵a的峰谷差值设置阈值t；
18、获取滤波前的所述数据矩阵a与滤波后的所述数据矩阵b中各个对应数据点的差值；
19、若一数据点的所述差值大于所述阈值t，则记录所述数据点的位置坐标；
20、保存所有所述差值大于所述阈值t的数据点的坐标，被记录所述空间坐标的所述数据点为无效数据点。
21、优选的，所述“选取所述数据矩阵a的数据点，其中反射镜面形误差边缘数据点以及所述无效数据点不选取，进行zernike多项式拟合”包括：
22、选取所述数据矩阵a的数据点进行zernike多项式拟合，其中反射镜面形误差边缘数据点以及所述无效数据点不选取；
23、构建拟合方程(1)：
24、(1)
25、方程(1)式中，代表zernike表达式在坐标处的基底值，为zernike系数，与项数一致，共项。
26、优选的，所述“基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，减去所述数据矩阵a中由于干涉光路的光学元件装调偏差产生的误差项，得到反射镜面形误差数据矩阵d”包括：
27、通过所述方程(1)求取的拟合系数结合在fringe zernike系数中表征为第1项、第2项、第3项和第4项获得误差项；
28、所述数据矩阵a减去所述误差项，得到反射镜面形误差数据矩阵d，具体方程(2)为：
29、(2)
30、所述方程(2)式中，（j = 1到4）为全口径zernike基底，（j=1到4）为所述zernike多项式拟合的平移、倾斜和离焦项。
31、优选的，所述“基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，用多项式拟合反射镜面形误差重构数据点替换所述数据矩阵d中的所述边反射镜面形误差边缘数据点，得到反射镜面形误差数据矩阵e”包括：
32、基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，计算反射镜面形误差重构数据点，计算方程(3)为：
33、(3)
34、所述方程(3)式中，为反射镜面形误差重构数据点，为第项zernike基底在坐标处的基底值；所述反射镜面形误差重构数据点数量由阈值w确定；当反射镜面形误差数据点在某一圈均存在大于w时，则所述圈中的任意数据点均被替换，全部替换完毕，得到反射镜面形误差数据矩阵。
35、优选的，所述“基于所述zernike多项式拟合内的拟合系数，将所述空间坐标对应的数据值用函数拟合值进行修正替换，得到最终面形误据矩阵g”包括：
36、根据所述无效数据点的位置坐标，通过方程（3），计算以所述无效数据点为中心的所述模板中各坐标位置处的拟合值；
37、从所述数据矩阵中读取与所述模板中相对应的数据点值，其中，为1到8；
38、当所述模板内存在n个无效数据点时，所述模板的有效数据点将为个；
39、方程(4)代表所述无效数据点的替换值为：
40、(4)
41、得到用于大口径空间望远镜光学系统数字建模的反射镜面形数据矩阵。
42、本专利技术还提供了一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的系统，包括：
43、获取单元，通过干涉仪软件中获取cvg格式面形数据，进行数据预处理，并截取有效反射镜面形误差数据矩阵a；
44、第一处理单元，利用中值滤波器对所述数据矩阵a进行处理，得到的反射镜面形误差数据矩阵b；
45、记录单元，设置阈值t，当某一所述数据矩阵a与所述数据矩阵b的对应数据点的差值大于所述阈值t时，记录所述数据点的空间坐标，本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述数据预处理，包括数据格式变换、数据缩放及单位转换；
3.根据权利要求1所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述利用中值滤波器对所述数据矩阵A进行处理，得到反射镜面形误差数据矩阵B包括：
4.根据权利要求3所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述设置阈值T，当某一所述数据矩阵A与所述数据矩阵B的对应数据点的差值大于所述阈值T时，记录所述数据点的空间坐标，被记录所述空间坐标的所述数据点为无效数据点包括：
5.根据权利要求4所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述选取所述数据矩阵A的数据点，其中反射镜面形误差边缘数据点以及所述无效数据点不选取，进行Zernike多项式拟合包括：
6.根据权利要求5所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述基于所述Zernike多项式拟合内的拟合系数，减去所述数据矩阵A中由于干涉光路的光学元件装调偏差产生的误差项，得到反射镜面形误差数据矩阵D包括：
7.根据权利要求6所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述基于所述Zernike多项式拟合内的拟合系数，用多项式拟合反射镜面形误差重构数据点替换所述数据矩阵D中的所述边反射镜面形误差边缘数据点，得到反射镜面形误差数据矩阵E包括：
8.根据权利要求7所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述基于所述Zernike多项式拟合内的拟合系数，将所述空间坐标对应的数据值用函数拟合值进行修正替换，得到最终面形误据矩阵G包括：
9.一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的系统，其特征在于，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述数据预处理，包括数据格式变换、数据缩放及单位转换；
3.根据权利要求1所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述利用中值滤波器对所述数据矩阵a进行处理，得到反射镜面形误差数据矩阵b包括：
4.根据权利要求3所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述设置阈值t，当某一所述数据矩阵a与所述数据矩阵b的对应数据点的差值大于所述阈值t时，记录所述数据点的空间坐标，被记录所述空间坐标的所述数据点为无效数据点包括：
5.根据权利要求4所述的修正干涉仪测量反射镜面形误差数据点的方法，其特征在于，所述选取所述数据矩阵a的数据点，其中反射镜面形误差边缘数据点以及所述无效数据点不选取，进行zerni...
【专利技术属性】
技术研发人员：白晓泉，谷茜茜，鞠国浩，许博谦，张春悦，姜凤义，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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