[發明專利]自適應光學校正處理系統

在審

• 申請號: 201410549139.1
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104282024A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 張岳;岱欽
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術領域

本發明涉及自適應光學處理技術領域，特別是涉及一種低成本自適應光學校正處理系統。

背景技術

傳統自適應光學處理器主要為高性能CCD相機的數據。主要應用于天文觀測等要求校正精度高、數據量大，實時要求高的領域。對比文獻1《一種千單元級自適應光學系統波前信號處理平臺》（申請號：201210182217.X）其處理器由高性能計算機以及協處理器組成，體積龐大，價格昂貴；對比文獻2《高速波前測量和波前處理一體化系統》（申請號：201310103207.7）由FPGA或DSP的板卡配備各個單元模塊組成，雖結構相對簡單，價格也有所降低，但其主要應用場合仍為如天文觀測等高性能領域，并不適用于望遠成像或航空對地成像等對成本敏感的普通應用場合。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的不足提供一套低價、結構簡單、運算能力適中，可以應用于普通成像場合的低成本自適應光學校正處理系統。

采用的技術方案是：

自適應光學校正處理系統，包括圖像接收模塊、處理模塊、對外交互模塊、DA轉化模塊。所述的圖像接收模塊接收來自沙克-哈德曼波前傳感器的波前圖像數據。處理模塊完成對接收到的波前圖像數據的處理工作，其處理工作包括：波前重心提取、波前斜率計算、波前偏移量計算、控制算法。最終得到輸出給DA轉化模塊的變形鏡控制量。DA轉化模塊把變形經控制量轉化為模擬驅動信號輸出給系統外部的變形鏡。整個過程在一定頻率下反復運行，完成對光學圖像的自適應校正。

上述的對外交互模塊除了完成波前圖像數據的上傳到計算機外，還完成對沙克-哈德曼波前傳感器的時序控制，完成DA轉化模塊的初始化以及轉化控制，完成與計算機的通訊功能。

上述的對外交互模塊與計算機的通訊功能是通過FPGA內部千兆網IP核設計完成的。

上述的處理模塊，由一塊高性能FPGA及其附屬電路組成，在FPGA片內有三個功能模塊，其一圖像緩存的圖像接收模塊，其二流水線處理的處理模塊，其三對外交互通訊和控制的對外交互模塊。

上述的圖像接收模塊，有兩個FPGA片內FIFO區組成。當第一FIFO區預存圖像數據時，流水線處理區調用第二FIFO區已經預存好的圖像數據進行處理。當第二FIFO區預存圖像數據時，流水線處理區調用第一FIFO區已經預存好的圖像數據進行處理，周而復始。

上述的FPGA內部的處理模塊完成波前圖像數據的處理工作。FPGA內部的對外交互模塊完成對DA轉化模塊，沙克-哈德曼波前傳感器的控制以及與計算機的通訊工作。

上述的自適應光學校正的處理系統，除了DA轉化外，其余自適應校正的全部工作由一片高性能FPGA完成。

本發明的優點在于：

一、結構簡單，成本低廉。隨著自適應技術的發展，利用自適應技術校正波前誤差已經從科學級，如天文觀測，逐步轉變為工業級，如望遠鏡成像。本發明提供一種結構簡單，成本低廉的處理系統，應用到運算量適中的普通自適應校正系統中。

二、高度集成，處理能力強大。隨著FPGA技術的發展，其處理能力越來越強，可以說現在單片高端FPGA的處理能力甚至強過幾年前的工作站。尤其是FPGA在運算上的并行性十分適合對沙克-哈德曼子孔徑運算，同時具有豐富的IP核資源。本發明利用單片FPGA的這些優勢，完成了對自適應處理系統的高度集成化設計。

附圖說明

圖1是本發明自適應處理系統示意圖。

圖2是本發明FPGA內部的波前處理示意圖。

圖3是本發明對外交互模塊的區域劃分示意圖。

具體實施方式

自適應光學校正處理系統，包括圖像接收模塊3、處理模塊4、對外交互模塊5、DA轉化模塊6。所述圖像接收模塊接收來自沙克-哈德曼波前傳感器1的波前圖像數據。處理模塊完成對接收到的波前圖像數據的處理工作，其處理工作包括：波前重心提取、波前斜率計算、波前偏移量計算、控制算法。最終得到輸出給DA轉化模塊的變形鏡控制量。DA轉化模塊6把變形經控制量轉化為模擬驅動信號輸出給系統外部的變形鏡7。整個過程在一定頻率下反復運行，完成對光學圖像的自適應校,計算機2通過總線與對外交互模塊5通訊，對外交互模塊5由計算機得到相應的參數以及控制命令。

本發明除DA轉化外，其余工作主要由FPGA完成。其主要工作有：圖像預存；波前流水線處理；通訊和控制。