[發(fā)明專利]一種哈特曼波前傳感器質(zhì)心運(yùn)算的流水線裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010593124.7
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102169020A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王少白;王春鴻;饒長輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 盧紀(jì)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種哈特曼波前傳感器子孔徑質(zhì)心運(yùn)算的高速實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，更具體地，涉及一種基于可編程邏輯器件的，對具有靶面像素橫向多通道并行輸出特點(diǎn)的圖像傳感器進(jìn)行哈特曼波前傳感器一階矩質(zhì)心運(yùn)算的流水線裝置。

背景技術(shù)

在需要對光波入射波前進(jìn)行探測的場合，由微透鏡陣列和放置在微透鏡陣列焦平面上的光電探測器組成的哈特曼波前傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。哈特曼波前傳感器中通常使用CCD或CMOS圖像傳感器作為光電探測器件，入射波前經(jīng)微透鏡陣列進(jìn)行子孔徑分割后，在焦平面上形成多個(gè)子光斑，利用圖像傳感器獲取子光斑的光能分布狀況后，再對光斑圖像進(jìn)行斜率運(yùn)算、波前復(fù)原等波前處理，即可得到入射波前信息。

在哈特曼波前傳感器的波前處理過程中，多個(gè)子孔徑內(nèi)光斑光強(qiáng)的質(zhì)心計(jì)算作為斜率運(yùn)算的主要環(huán)節(jié)，其運(yùn)算速度對整個(gè)算法的運(yùn)行速度有相當(dāng)?shù)挠绊?。在各種質(zhì)心算法中，一階矩質(zhì)心算法的應(yīng)用最為廣泛，其表達(dá)式如下：

xc=Σi,jL,MxiNi,j/Σi,jL,MNi,j]]>yc=Σi,jL,MyjNi,j/Σi,jL,MNi,j]]>

其中x_i、y_j是像素坐標(biāo)，N_i，j是該像素的讀出值。

由算法表達(dá)式可以看出，一階矩質(zhì)心算法的延時(shí)主要包括乘法延時(shí)、累加延時(shí)和除法延時(shí)。由于該算法主要是乘加運(yùn)算，適合以硬件方式完成，目前在對實(shí)時(shí)性要求較高的場合中，多采用FPGA等可編程邏輯器件來進(jìn)行逐像素質(zhì)心運(yùn)算，極大地提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

隨著圖像傳感器技術(shù)的發(fā)展，為了在靶面像素?cái)?shù)不斷增多的條件下獲得更高的幀頻，一些高性能圖像傳感器采用了像素并行輸出的方式，即通過增加輸出位寬，將圖像傳感器上相鄰的若干個(gè)像素在一個(gè)像素時(shí)鐘內(nèi)同時(shí)輸出，這就對質(zhì)心運(yùn)算裝置的結(jié)構(gòu)提出了新的要求。

目前已有的基于可編程邏輯器件的質(zhì)心運(yùn)算裝置多是針對單像素逐個(gè)輸出特點(diǎn)的圖像傳感器設(shè)計(jì)，如中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所自適應(yīng)光學(xué)研究室的61單元自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中基于FPGA的波前斜率處理機(jī)，可以完成對單個(gè)像素的逐像素斜率處理，但是無法適用于多像素并行輸出的情況。