专利名称：适用于液晶自适应光学系统的快速波前重构方法
技术领域：
本发明属于自适应光学技术领域，涉及大气通道光波前的探测信号到位相数字信 号的数据传输与计算，特别是一种基于krnike模式重构波前的快速处理方法，适用于大 数据量的液晶自适应光学系统，具体地说是一种适用于液晶自适应光学系统的快速波前重 构方法。
背景技术：
地基望远镜上的自适应波前校正成像系统已成为保障其分辨率的重要设施。液 晶波前校正器的驱动单元(像素)数可达百万个，空间校正频率很高，很有希望应用于10 米以上口径大型望远镜的波前校正自适应光学系统中。但是校正器驱动单元数的增多，会 使波前数据处理量增加。尤其液晶波前校正器的像素与波前探测器的子单元不对应，需用 Zernike多项式拟合探测信号，即在液晶自适应光学系统的控制主机中以液晶波前校正器 的像素面阵为波前位相分布的位置坐标系，对应这个位置坐标系，并将krnike多项式每 项前面的系数(前置系数)取为1个波长，计算出Zernike多项式的每一项位相分布，称为 Zernike多项式相应项的模式波前。这些模式波前数据为预存数据，无需即时处理，但看得 出液晶波前校正器的像素越多预存数据量越大。用这些波前模式的线性组合拟合波前探测 信号，可以得出被测波前的Zernike模式系数列向量A，然后依据下式的矩阵乘法重构出被 测波前位相矩阵Φ的表达式
权利要求
1. 一种适用于液晶自适应光学系统的快速波前处理方法，首先在液晶自适应光学系统 的控制主机中以液晶波前校正器的像素面阵为波前位相分布的位置坐标系，将krnike多 项式每项前面的系数取为1个波长，计算出Zernike多项式的每一项即每一模式的位相分 布；这些krnike模式波前数据为预存数据，用这些波前模式的线性组合拟合波前探测信 号，得出被测波前的Zernike模式系数列向量A，然后依据下式的矩阵乘法重构出被测波前 位相矩阵Φ的表达式
2.根据权利要求1所述的用于液晶自适应光学系统的快速波前处理方法，其特征是按 照如下步骤进行1)确定krnike模式数采用krnike多项式的前k+Ι项，并去掉平面波特性的第一项，共有kfkrnike模式， 即Zij中的j = 1，……，k; 2)建立krnike模式矩阵首先在液晶波前校正器的像素面阵上限定通光圆截面，圆内包含h个像素，并被分 为直角坐标系的四个象限；通光谱段的中心波长确定后，对应这个圆面上像素位置建立 Zernike阵 矩 式
3.根据权利要求2所述的用于液晶自适应光学系统的快速波前处理方法，其特征是(1)采用Zernike多项式前36项，并去掉平面波特性的第一项，即j= 1，……，35，共 有；35个Zernike模式；(2)所用液晶校正器具有512X512个像素，在此像素阵列上做内切圆，限定内切圆为 通光截面，圆内包含的像素数h = 205892，每个象限中各有51473个像素，每个像素的数据 占用2个字节，所以根矩阵的数据量为51473X35X2字节；(3)使用nVidia公司生产的Geforce9800GTX GPU，具有16个统称为多处理器的核处 理器，每个多处理器中有8个流处理器，流处理器频率1688MHz，峰值计算速度216 X 109/s 乘加运算；显存频率1100MHz，显存位宽256位，显存带宽70. 4GB/s ；(4)选取通光谱段的中心波长λ为785nm，按照步骤幻所述的方法建立krnike模式
全文摘要
本发明属于自适应光学技术领域，涉及大气通道光波前的探测信号到位相数字信号的数据传输与计算，是一种适用于液晶自适应光学系统的快速波前重构方法。该方法利用Zernike模式的奇偶性，将Zernike模式矩阵按照四个象限分成四个子矩阵；选择其中一个子矩阵为根矩阵存入显存，并确定根矩阵与其它三个子矩阵的变换关系；然后将显存中预存的根矩阵读取到GPU的共享内存中，并与测得的未知波前的Zernike模式系数列向量进行矩阵乘法，即可重构出与液晶波前校正器像素面阵对应的位相波前。该方法理论上可节约3/4的波前重构时间。
文档编号G06F17/16GK102147530SQ20111007906
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者刘永刚, 宣丽, 彭增辉, 曹召良, 李大禹, 穆全全, 胡立发, 鲁兴海 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所