[發明專利]基于圖像增強的夏克-哈特曼波前傳感器波前復原方法

在審

• 申請號: 202310054925.3
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116046183A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 陳春璐;趙旺;王帥;官泓利;趙孟孟;趙晨思;楊平;楊康建
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G06T5/00;G06T7/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

1.一種基于圖像增強的夏克-哈特曼波前傳感器波前復原方法，其特征在于：根據夏克-哈特曼波前傳感器子光斑初始光強值進行圖像增強，突出中心信號，抑制邊緣噪聲，提高信噪比，并以增強后的子孔徑信息復原波前，該方法具體通過以下步驟實現：

步驟1：根據子孔徑排布與分割設計，設置子孔徑總數為m，采集夏克-哈特曼波前傳感器圖像，分割子孔徑后對每個子孔徑進行圖像增強，將原始圖像分為低頻信號和高頻噪聲，然后對高頻和低頻分量分別采取固定系數衰減和非線性變換來達到增強效果，提升信噪比，如式所示：其中c、d為灰度特征參數，為增強后的低頻圖像的低頻系數，為增強前的低頻系數，為增強后的高頻圖像的高頻系數，為增強前的高頻圖像的高頻系數，圖像的大小為M×N，k₁表示固定衰減系數，k₂表示非線性增強算子，w(x,y)為加權核函數，對低頻分量和高頻分量分別進行增強處理之后，再進行逆變換重構，拼接子孔徑即可得到增強圖像；

步驟2：設定復原的像差模式數為n，計算以每一階像差模式作為輸入條件下全部子孔徑光斑質心偏移矩陣D，維度為2m×n，D的逆矩陣則是子孔徑生成的模式復原矩陣R，維度為n×2m；

步驟3：采用光斑定位技術計算增強后光斑陣列圖像中每個子光斑的質心數據x_c、y_c，利用子光斑偏移計算得到當前探測波前的斜率向量S，維度為2m×1，由A＝R·S得到復原的n階像差模式系數，R為像差模式系數復原矩陣，根據像差模式及對應的系數，累加求和重構波前。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖像增強的夏克-哈特曼波前傳感器波前復原算法，其特征在于：步驟1所述的圖像增強方法包括小波變換、低通高通濾波、同態濾波圖像增強方法，也可以是其他任意可以實現圖像高頻低頻分解的增強方法。

3.根據權利要求1所述的一種基于圖像增強的夏克-哈特曼波前傳感器波前復原算法，其特征在于：步驟3所述的光斑定位技術包括加窗法、加權質心法、閾值質心法、匹配濾波法、基于配準的算法光斑定位方法，也可以是其他任意可以定位光斑位置的方法。

4.根據權利要求1所述的一種基于圖像增強的夏克-哈特曼波前傳感器波前復原算法，其特征在于：步驟2、3所述的像差模式可以采用Zernike像差模式、勒讓德像差模式，也可以是其他任意二維完備正交基函數。