稀疏孔径望远镜误差校正方法中噪声影响的研究

发布时间：2017-08-17 00:05

  本文关键词：稀疏孔径望远镜误差校正方法中噪声影响的研究

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【摘要】：稀疏孔径望远镜通过各个子孔径的光束相干叠加达到与单个大口径系统相当的成像分辨率,为突破单口径系统分辨率限制和减轻系统重量及体积提供了一种解决方案。由于稀疏孔径成像系统子孔径单元相互独立,容易产生敏感的活塞和倾斜误差以及环境扰动产生的其它波前误差。误差校正是稀疏孔径成像系统中需要解决的关键技术之一,然而噪声对误差影响较大,因此,需要研究稀疏孔径望远镜误差校正方法中噪声的影响。基于图像波前传感方法的相位差异法具有结构简单,所需硬件较少的特点,只需采集成像系统的两幅图像即可进行波前传感,这些特征使得其更能满足成像系统误差校正的需要,并将其应用于稀疏孔径成像系统中。相位差异法的误差检测精度以及迭代时间均会受到图像采集时噪声的影响,论文主要研究应用相位差异法校正稀疏孔径望远镜误差中噪声的影响。论文首先介绍稀疏孔径成像系统子孔径误差校正方法的研究背景和国内外研究现状,并重点介绍相位差异法校正方法的研究现状;其次以Golay3稀疏孔径光学系统为例,讨论活塞误差和倾斜误差对系统点扩散函数、调制传递函数以及系统成像质量的影响。模拟结果表明,活塞误差对系统成像质量表现为具有周期性影响,活塞误差和倾斜误差均会降低系统点扩散函数的斯特列尔比,并能改变系统频率传递特性。在利用相位差异法检测稀疏孔径子孔径的误差时,为降低该方法对噪声的敏感性,提高算法的计算精度,降低算法的迭代时间,本文提出基于滤波切趾的改进型相位差异法。最后根据克拉美罗下界理论分别推导了高斯噪声和泊松噪声的费希尔矩阵,定量研究了稀疏孔径光学系统波前传感时噪声对相位差异法的影响,并在此基础上分别计算了两种非冗余子孔径结构的克拉美罗下界。结果表明,对星点目标传感时Golay6稀疏孔径光学系统相比于Golay3稀疏孔径光学系统的传感精度更高;对拓展目标物传感时传感精度与噪声类型有关;Golay3在高斯噪声下存在一个最佳填充因子。最后论文总结并指出下一步需要开展的工作。
【关键词】：稀疏孔径望远镜 相位差异法 噪声 克拉美罗下界
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 国外发展现状12-14
• 1.2.2 国内发展现状14
• 1.2.3 发展趋势14-15
• 1.3 论文主要内容15-17
• 第二章 稀疏孔径成像系统的误差分析17-25
• 2.1 Golay3稀疏孔径系统模型17-18
• 2.2 稀疏孔径系统误差分析18-19
• 2.3 配准误差对稀疏孔径系统的影响19-20
• 2.4 误差对稀疏孔径系统成像质量的影响20-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 噪声对稀疏孔径误差校正方法的影响25-36
• 3.1 相位差异法的基础理论及模型25-26
• 3.2 噪声在相位差异法图像复原中的影响26-30
• 3.3 相位差异法噪声的校正方法30-35
• 3.3.1 滤波切趾相位差异法的基本原理30-31
• 3.3.2 滤波切趾相位差异法的校正特性31-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 基于Cramér-Rao理论的噪声定量分析36-48
• 4.1 稀疏孔径系统噪声的Cramér-Rao下界36-41
• 4.1.1 高斯噪声下的Cramér-Rao下界36-40
• 4.1.2 泊松噪声下的Cramér-Rao下界40-41
• 4.2 噪声定量分析下的最优孔径结构选择41-46
• 4.2.1 仿真系统参数设置42
• 4.2.2 点目标物不同噪声类型下的最优稀疏孔径结构选择42-44
• 4.2.3 拓展目标物不同噪声类型下的最优稀疏孔径结构选择44-46
• 4.3 本章小结46-48
• 第五章 总结与展望48-49
• 5.1 论文的主要创新点48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-52
• 致谢52-53
• 附录53-54
• 作者简历54

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本文编号：686149