一种基于正则化boole模型的波前重构方法

技术特征：
1.一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于，包括以下步骤：1】采集点阵光斑图像数据；2】根据点阵光斑图像数据计算空域波前斜率s
x
(x,y)，s
y
(x,y)；3】根据空域波前斜率s
x
(x,y)，s
y
(x,y)构建boole模型，并对boole模型进行优化，获得正则化boole模型波前相位频域表达式；3.1】构建boole模型，所述boole模型的空域波前斜率与待测点空域波前相位关系建模表达式为：其中，s
x
(x,y)、s
y
(x,y)分别为当前采样点x方向和y方向的空域波前斜率，表示待测点空域波前相位，h
x
、h
y
分别为x方向和y方向的采样间隔；3.2】对步骤3.1】获得的空域的建模表达式两端做离散傅里叶变换，得到boole模型频域波前斜率与待测点频域波前相位关系表达式；3.3】对步骤3.2】获得的boole模型频域波前斜率与待测点频域波前相位关系表达式求误差平方和；3.4】对步骤3.3】求得的误差平方和在频域求偏导数，通过频域波前相位估计值的最小二乘解，获得波前相位频域表达式；3.5】对步骤3.4】中的波前相位频域表达式引入正则项，得到正则化boole模型波前相位频域表达式；3.6】对步骤3.5】获得的正则化boole模型波前相位频域表达式的参数进行优化，得到最终的正则化boole模型波前相位频域表达式；4】对正则化boole模型波前相位频域表达式进行离散傅里叶逆变换，计算空域相位获得待测目标的波前重构图像。2.根据权利要求1所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.2】具体为：对boole模型的空域波前斜率与待测点空域波前相位关系建模表达式两端做离散傅里叶变换，得到频域波前斜率与待测点频域波前相位关系表达式：其中，分别为x方向和y方向的频域波前斜率，为待测点频域波前相位；为x方向和y方向的平均算子，为x方向和y方向的微分算子；其中，的表达式分别为：
其中k
x
,k
y
取值范围为[-π/(h
x
),π/(h
x
)-2π/(nh
x
)]，n为采样点数，i为虚数单位。3.根据权利要求2所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.3】具体为：求频域波前斜率与待测点频域波前相位关系表达式的误差平方和步骤3.3】具体为：求频域波前斜率与待测点频域波前相位关系表达式的误差平方和其中，为波前相位频域估计值。4.根据权利要求3所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.4】具体为：对步骤3.3】求得的误差平方和的表达式在频域求偏导数通过波前相位频域估计值的最小二乘解，获得波前相位频域表达式为：式中ω
x
＝k
x
h
x
＝2πf
x
,ω
y
＝k
y
h
y
＝2πf
y
，其中f
x
,f
y
为空间归一化频率，取值为(-0.5,0.5)。5.根据权利要求4所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.5】具体为：对步骤3.4】中的波前相位频域表达式引入正则项，其引入的分母正则项空域表达式ε
r1
和分子正则项空域表达式ε
r2
分别为：分别为：其中，λ和γ为正则项的系数；为空域波前相位估计值；
根据分母正则项空域表达式ε
r1
和分子正则项空域表达式ε
r2
，分别得到分母正则项频域表达式ε
reg1
和分子正则项频域表达式ε
reg2
：其中，正则项x方向的微分算子正则项y方向的微分算子根据分母正则项频域表达式ε
reg1
和分子正则项频域表达式ε
reg2
，得到初步的正则化boole模型波前相位频域表达式：其中，表示的共轭，表示的共轭。6.根据权利要求5所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.5】还包括：将步骤3.2】获得的的表达式，以及的表达式，以及表达式代入初步的正则化boole模型波前相位频域表达式；引入系统调制函数令h
x
＝h
y
＝1，得到正则化boole模型波前相位频域表达式：7.根据权利要求6所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤3.6】中，优化的参数为正则项的系数λ和γ。8.根据权利要求1-7任一所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤1】中，采集点阵光斑图像数据具体为：1.1】采集点阵光斑图像；1.2】对采集的点阵光斑图像进行预处理去除噪声干扰。9.根据权利要求8所述的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，其特征在于：步骤1】中，采用夏克-哈特曼波前传感器采集光斑点阵图像。

技术总结
本发明提供了一种基于正则化boole模型的波前重构方法，用以解决传统波前重构模型在重构计算时，高频响应衰减大导致波前传感器在测量高频目标时误差大的技术问题。本发明提供的一种基于正则化boole模型的波前重构方法，包括以下步骤：采集点阵光斑图像数据；根据点阵光斑图像数据计算空域波前斜率；构建boole模型，并对boole模型进行优化，获得正则化boole模型波前相位频域表达式；对正则化boole模型波前相位频域表达式进行离散傅里叶逆变换，计算空域相位获得待测目标的波前重构图像。获得待测目标的波前重构图像。获得待测目标的波前重构图像。


技术研发人员：范尧 段亚轩 陈晓义 唐志愿 眭越 达争尚
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/10/25