一种基于波前控制的畸变图像校正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114283093A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111622690.0(22)申请日2021.12.28(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人姚建铨谭琪王思磊郑程龙郝璇若张海建张雅婷(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125代理人栗改(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种基于波前控制的畸变图像校正方法(57)摘要本发明提出了一种基于波前控制的畸变图像校正方法，步骤如下：搭建校正光学系统；光路上不设置畸变透镜时，波形传感器测量的光斑为参考波前；当光路中设置畸变透镜时，波形传感器测量的光斑为波前信息；根据参考波前与波前信息获得波前畸变信息；根据实时计算的光斑偏移信息构造畸变波前的倾斜角矩阵；根据倾斜角矩阵计算校正矩阵；根据校正矩阵实时控制变形镜的倾斜角使变形镜获得形变；相机在与波前传感器等像面处实时成像，得到的图像为畸变校正后的图像。本发明通过使用波前传感器获得目标成像时的波前信息并重构，降低图像质量的畸变波前，依据波前信息完成对变形镜的有效控制，使其产生相应形变，使得成像光路能够清晰完整成像。CN114283093ACN114283093A权利要求书1/3页1.一种基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：搭建校正光学系统，校正光学系统包括依次设置光路上激光器(1)、畸变透镜(6)、变形镜(9)和波前传感器(15)，激光器(1)的同侧设有目标光源(3)，波前传感器(15)的同侧设有相机(14)；步骤二：光路上不设置畸变透镜(6)时，波前传感器(15)测量的光斑信息为参考波前；当光路中设置畸变透镜(6)时，波前传感器(15)测量的光斑信息为波前信息；根据参考波前与波前信息获得波前畸变信息；步骤三：根据实时计算的波前传感器(15)成像的波前畸变信息构造畸变波前的倾斜角矩阵；步骤四：通过光线追踪算法根据倾斜角矩阵计算变形镜(9)形变的校正矩阵；步骤五：根据校正矩阵控制变形镜(9)的倾斜角实时使变形镜(9)获得相应的形变；步骤六：相机(14)在与波前传感器(15)等像面处对目标物进行成像，得到的图像为畸变校正后的图像。2.根据权利要求1所述的基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，所述目标光源(3)和激光器(1)发出的光束通过第一分束镜(5)入射到畸变透镜(6)上，畸变透镜(6)经过第一透镜组入射到变形镜(9)上，变形镜(9)反射后光束经第二透镜组入射到第二分束镜(12)上，第二分束镜(12)分出的一路光束入射到波前传感器(15)上，第二分束镜(5)分出的另一路光束经过滤光片(13)传送到相机(14)上进行成像；所述波前传感器(15)和相机(14)设置在第二透镜组的焦平面上；所述波前传感器(15)与计算机(16)相连接，计算机(16)与变形镜(9)的致动器(26)相连接。3.根据权利要求2所述的基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，所述第一透镜组和第二透镜组均为4F光学系统；第一透镜组包括第一透镜(7)和第二透镜(8)，第一透镜(7)和第二透镜(8)的中心在畸变透镜(6)和变形镜(9)之间的光路上；第二透镜组包括第三透镜(10)和第四透镜(11)，第三透镜(10)和第四透镜(11)的中心在变形镜(9)和第二分束镜(12)之间的光路；所述畸变透镜(6)位于第一透镜(7)的焦平面处，变形镜(9)位于第二透镜(8)、第三透镜(10)的焦平面处，波前传感器(15)、相机(14)均位于第四透镜(11)的焦平面处。4.根据权利要求1、2或3所述的基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，所述波前传感器(15)包括CCD探测单元和微透镜阵列，CCD探测单元设置在微透镜阵列的微透镜的焦平面上，微透镜阵列将入射光束分成一系列小光束，小光束聚焦到CCD探测单元上产生聚焦光斑。5.根据权利要求4所述的基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，所述变形镜(9)包括至少两个可变形反射镜片(25)，可变形反射镜片(25)后部固定有至少两个致动器(26)，致动器(26)通过驱动电路与计算机(16)相连接；计算机(16)根据校正矩阵计算可变形反射镜片(25)的倾斜角度，利用驱动电路给致动器(26)施加不同电压，从而使变形镜(9)获得相应的形变。6.根据权利要求5所述的基于波前控制的畸变图像校正方法，其特征在于，所述可变形反射镜片(25)下安装三个致动器(26)，三个致动器(26)相互配合，能够调节可变形反射镜片(25)的镜面的位移、俯仰角度和倾斜角度。2CN114283093A权利要求书2/3页7.根据权