[发明专利]一种针对暗弱信号的夏克哈特曼探测器质心探测方法

摘要

本发明公开了一种针对暗弱信号的夏克哈特曼探测器质心探测方法，属于自适应光学和光学元件面形检测技术领域。本发明公开了一种观测暗弱目标或加工过程中光学元件面形检测时，夏克哈特曼探测器光斑质心计算方法，利用此方法可计算出光斑质心，并且可以降低质心探测误差。

主权项

1.一种夏克哈特曼探测器高精度质心探测方法，其特征在于，针对暗弱信号，(1)在探测开始、入射光信噪比低时，对夏克哈特曼探测器每个子区域中集到的小光斑进行边缘检测，提取到光斑的边界样本点，即边缘点；(2)然后，对这些边缘点进行最小二乘法圆拟合得到光斑中心；(3)以此光斑中心的x和y方向坐标为基准点，代入权重函数公式中，得到这个子区域内每个像素的权重因子，在权重函数中，权重与离开基准点距离成反比，距离越近权重越大；将该权重因子和子区域内各个像素的光强对应相乘，然后对得到的每个像素的光强加幂，得到加权后的光强分布；(4)将得到的加权光强分布进行阈值处理，阈值即对每个子区域内光斑的光强排序，取最弱的4个光强值的平均值作为阈值；(5)最后，按照光斑质心计算公式计算每个光斑的质心坐标；步骤(3)中，依据子区域每个内像素的坐标(x_i,j,y_i,j)离光斑中心坐标(C_x,circle,k,C_y,circle,k)的远近，计算光强的加权函数W_i,j，公式如下：其中，(x，y)为被测点像素坐标，(C_x,circle,k,C_y,circle,k)为边缘检测得到的光斑中心位置坐标；i取值范围为s×n到n×(s+1)‑1，j取值范围为t×n到n×(t+1)‑1；步骤(3)中，在利用加权函数W_i,j对高频噪声进行了滤除后，为了降低低频噪声的影响，进一步采用幂指数加权；采用如下公式对子区域内的光斑的光强分布进行处理：I′_i,j＝(I_i,j×W_i,j)^q         (6)其中，参数q为幂指数，它是一个大于1的实数，这样就得到了经过加权之后的光强图像；然后，对该光强图像进行阈值处理，得到图像I″_i,j：其中，I_th为图像阈值，该阈值与子区域内的光斑的光强分布有关，其取值方法如下：对子区域内光斑的光强排序，取最弱的4个光强值的平均值作为阈值I_th，背景光强起伏或大气湍流扰动等因素导致的光斑亮度不一致时，这种阈值可以很好地克服某些暗的光斑阈值过高的问题，避免固定阈值导致的暗的光斑质心计算误差过大。