哈特曼波前探测器的光斑、孔径搜索方法和设备技术

公开了一种用于哈特曼波前探测器的光斑、孔径搜索方法和设备。该方法包括：计算图像的背景阈值；用每个像素的值减去背景阈值；计算减阈值后图像的重心，并且以该重心为中心向周围搜索，得到与该重心最接近的光斑；以该光斑为参考中心，在水平和垂直方向上搜索其他光斑，并且计算其他光斑的中心坐标以及与参考中心之间的位置关系；其中，在以某个步长向某一方向搜索时，如果搜索到光斑，则以搜索到的光斑与上一步搜索到的光斑之间的距离重新确定搜索步长，用于下一步的搜索。利用上述方法和设备可以自动搜索点源目标的位置，不需要人为地去寻找，并且在搜索的过程中自动更新步长，实现了光斑搜索的自动化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及图像信息处理，特别是ー种用于哈特曼波前传感器光斑、孔径搜索方法和设备。
技术介绍
哈特曼波前探測器已广泛应用于自适应光学系统之中，它可以事先用一束高质量的參考光标定，而在现场测量时无需參考光，对环境的要求不像干涉仪那样严格，因此它可以应用于光学元件质量控制、光束质量诊断、人眼像差、角膜面形測量、自适应光学等方面。哈特曼波前探測器工作的基本原理为将大区域的像差划分成小区域，通过检测这些小区域(子孔径)的偏移像差来得到大区域的整体像差。在检测小区域的偏移像差时，需要计算当前区域相对于标定时的偏移，因此，通常的哈特曼波前探測器事先根据设计时的參数确定子孔径的位置。这种方法由于事先确定了子孔径的位置，因而限制了哈特曼波前探測器的动态范围。当测量的像差有比较大的低阶像差，如倾斜、球差、像散吋，哈特曼波前探測器就无能为力了。这种情况也严重地制约了哈特曼波前探測器的应用。
技术实现思路
考虑到现有技术中的哈特曼波前探測器中需要人为指定子孔径位置且指定的子孔径固定而使得测量动态范围有限的问题，提出了一种用于哈特曼波前探測器的光斑、孔径搜索方法和设备。根据本专利技术实施例的方法和设备自动搜索和匹配測量点源的哈特曼的子孔径，进而使测量点源的哈特曼探測器具有更大的測量范围。根据本专利技术的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探測器的光斑捜索方法，包括步骤计算哈特曼波前探测器获得的图像的背景阈值；用所述图像中的每个像素的值减去所述背景阈值；计算减阈值后得到的图像的重心，并且以该重心为中心向周围搜索，得到与该重心最接近的光斑；以该最接近的光斑为參考中心，在水平和垂直方向上捜索其他光斑，并且计算其他光斑的中心坐标以及与參考中心之间的位置关系；其中，在以某个步长向某一方向搜索时，如果搜索到光斑，则以搜索到的光斑与上一步搜索到的光斑之间的距离重新确定搜索步长，用于下ー步的搜索。根据本专利技术的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探測器的孔径搜索的方法，包括步骤根据待测量图像计算背景阈值；将待测量图像减阈值；估计待测量图像的光斑群中心位置，井根据估计得到的中心位置捜索到最近的ー个光斑点，以该光斑点为參考中心，按图像的横、纵方向依次捜索其它光斑点，并计算光斑点中心坐标及其与參考中心的位置关系；基于所述捜索结果得到光斑群子孔径分布及各光斑中心位置。根据本专利技术的实施例，提出了一种用于哈特曼波前探測器的孔径搜索的设备，包括根据待测量图像计算背景阈值的装置；将待测量图像减阈值的装置；估计待测量图像的光斑群中心位置，井根据估计得到的中心位置捜索到最近的ー个光斑点的装置；以该光斑点为参考中心，按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点，并计算光斑点中心坐标及其与参考中心的位置关系的装置；基于所述搜索结果得到光斑群子孔径分布及各光斑中心位置的装置。根据本专利技术的实施例，一种用于哈特曼波前探测器的孔径匹配方法，包括步骤取一幅图像的光斑中心参数矩阵为基准矩阵；将另一幅图像的光斑中心参数矩阵进行横纵方向上平移并与基准矩阵进行比较，得到重合光斑中心的个数；将重合光斑中心个数最多的二维平移值作为两光斑中心参数矩阵的匹配位置。利用上述方法和 设备可以自动搜索点源目标的位置，不需要人为地去寻找，并且在搜索的过程中自动更新步长，实现了光斑搜索的自动化。另外，上述方法和设备可以在整幅图像中将搜索的光斑按行和列的次序放入后续计算所需的矩阵中适当的位置，并且可以判断某孔径是否缺少光斑，实现了孔径搜索的自动化。另外，上述方法和设备可以自动匹配两幅图像得到的孔径矩阵的偏移，这样可以校正偏移量使两幅图像的子孔径偏移数据匹配。附图说明下面的附图表明了本专利技术的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本专利技术的一些实施例，其中图I示出了根据本专利技术实施例的设备的示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的计算装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例中光斑搜索方法的流程图；图4为本专利技术实施例中子孔径自动搜索方法的流程图；图5为本专利技术实施例中子孔径自动匹配方法的流程图；图6为本专利技术实施例中采集得到的标定图像；图7为用本专利技术实施例的方法的子孔径搜索算法得到的标定图像的子孔径示例；图8为本专利技术实施例中采集得到的测量图像；以及图9为用本专利技术实施例的方法的子孔径搜索算法得到的测量图像的子孔径示例。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用 的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图I示出了根据本专利技术实施例的设备的示意图。如图I所示，本实施的设备方案包括哈特曼波前探测器器10和计算装置20。哈特曼波前探测器10例如是采用的是透镜阵列结构的哈特曼波前探测器，计算装置20例如是个人计算机或者其他诸如膝上计算机或者工控机之类的计算设备。虽然图I中是是将哈特曼波前探测器10与计算装置20分开描述，但是本领域的技术人员应该意识到将计算装置20与哈特曼波前探测器10形成为一体(例如，称为哈特曼波前探测设备)也是可以的。图2示出了如图I所示的设备的结构示意图。如图2所示，哈特曼波前探测器10所探测得到的图像被计算装置20采集，并存储在存储器21之中。只读存储器(R0M)22中存储有计算机数据处理器的配置信息以及程序。随机存取存储器(RAM) 23用于在处理器26工作过程中暂存各种数据。另外，存储器21中还存储有用于进行数据处理的计算机程序，用于搜索光斑、定位哈特曼波前探测器所探测的图像中的孔径、或者对两幅图像进行匹配或者其他的操作并且在显示装置27上显示处理结果。输入装置25方便用户操作计算装置20，例如利用键盘输入或调整参数等操作。内部总线24连接上述的存储器21、只读存储器22、随机存取存储器23、输入装置25、处理器26和显示装置27。例如，在用户通过诸如键盘和鼠标之类的输入装置25输入的数据采集命令后，计算装置20从哈特曼波前探测器10采集所捕获的图像，显示在显示装置27的显示屏上。当用户启动计算机程序来对图像进行处理时，处理器26执行该计算机程序来自动地搜索图像中的光斑、定位该图像中的子孔径或者计算两幅图像中子孔径的偏移量等操作。在得到处理结果后，显示装置27在显示屏上显出处理结果，例如用特定的标记指示子孔径的位置或者显示子孔径在图像中的问题，或者直接给出两幅图像的子孔径是否匹配的结论，或者是仅仅输出两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史国华，魏凌，杨金生，王飞，张雨东，
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：