[發明專利]一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法

有效

• 申請號: 202110521795.0
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113253416B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 袁祥巖;李博;李正陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G02B7/28
• 分類號: G02B7/28;G02B23/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

1.一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：該方法利用橢圓率模型對科學觀測星圖的視場星點PSF的測量，結合望遠鏡光學系統失焦調節仿真模擬過程，利用粒子群優化算法進行迭代求解，最終實現光學系統高精度焦點調整；所述方法包括如下步驟：

步驟1：拍攝天文圖像；

步驟2：閾值法去噪；

步驟3：提取高信噪比非飽和星點信號，并記錄星點灰度圖像以及質心坐標作為目標采樣數據；

步驟4：利用主成分分析法對提取星點信號進行灰度分布還原；

步驟5：利用橢圓率模型e1、e2、R分量對星點信號進行數值描述，作為目標函數；所述橢圓率模型采用KSB+模型，應用該模型，用e1、e2、R三個參數描述單個星點的橢圓率；

式中i＝1,2，j＝1,2，I(x,y)為單一視場星像點擴散函數灰度分布，

步驟6：隨機生成光學系統元件失焦參數種子，并將當前失焦參數種子輸入至當前失調望遠鏡光學系統的模型中，通過仿真獲取當前失焦狀態下步驟3中采樣星點所在視場的點擴散函數，利用步驟5方法，得到仿真條件下橢圓率e1、e2、R分量，作為測試函數；

步驟7：根據實際所得目標函數與當前測試函數，計算當前優化評價函數值；

步驟8：判斷所述當前優化評價函數值是否大于等于預設優化評價閾值；

步驟9：若所述當前優化評價函數值小于所述預設優化評價閾值，則將所述當前測試失焦參數種子設為目標參數，根據所述目標參數對光學系統焦點進行調整。

2.根據權利要求1中所述的一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：所述步驟1由科學CCD相機在望遠鏡觀測時攝取。

3.根據權利要求1中所述的一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：所述步驟2采用雙峰閾值法進行去噪，調低閾值，濾除大部分背景噪聲并保留星像全部信息。

4.根據權利要求1中所述的一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：所述步驟3中提取天文圖像中邊緣星像，易于算法判斷CCD調整方向，并在不同視場提取多顆星點，可用于檢測CCD相機平面與焦面平行程度。

5.根據權利要求1中所述的一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：所述步驟7當前優化評價函數為目標函數與測試函數之差，公式如下：

var₁＝e₁；var₂＝e₂；var₃＝R

6.根據權利要求1中所述的一種基于星像橢圓率模型的望遠鏡高效精準調焦方法，其特征在于：所述步驟8當前優化評價函數值大于等于所述預設優化評價閾值，則根據群體智能優化算法迭代更新當前光學系統元件失焦參數種子，得到更新后的當前失焦參數種子，返回執行步驟6。