基于稀疏孔径的波前重构算法

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1、第36卷第5期航天返回与遥感2015年10月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING51基于稀疏孔径的波前重构算法王棪伏瑞敏廖志波（北京空间机电研究所，北京100094）摘要稀疏孔径技术是一种检测大口径光学系统的有效方法，采用干涉仪和包含若干反射镜的稀疏孔径阵列对光学系统进行波前检测。文章针对基于稀疏孔径的波前重构进行了研究，从平衡效率和精度入手建立了数学模型，编制了相关的波前重构算法，通过数学仿真模拟了光学系统检测过程，对数学模型和重构算法的技术可行性进行了验证。采用该算法对测得数据进行处理，可由若干子孔径波前重构得到全口径波前，并且各子

2、孔径波前均是在一次检测中得到，无须对各子孔径进行多次定位调整，方法简单高效。关键词稀疏孔径波前重构算法泽尼克系数大口径光学系统检测空间相机中图分类号:TN206文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)05-0051-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.05.007WavefrontReconstructionAlgorithmBasedonSparseApertureWANGYanFURuiminLIAOZhibo（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beiji

3、ng100094,China）AbstractSparseaperturetechniqueisanefficientapproachtolargeapertureopticalsystemtest.Theopticalsystemcanbetestedbyainterferometerandasparseaperturearraywhichcontainsseveralmirrors.Analgorithmwillbeestablishedfromtheresultsofthetesttoreconstructthewholeaperturewavefront.

4、Thispaperfocusesonthewavefrontreconstructionbasedonsparseaperture.Amathematicalmodelwhichcanmeettheefficiencyandaccuracysimultaneously,andthealgorithmproposedbasedonitarediscussed.Inaddition,theprocessoftheopticaltestissimulatedinordertodemonstratethefeasibilityofthealgorithmandthemod

5、el.Finally,aconclusionisdrawedthatitisfeasibletoreconstructthewavefrontofthewholeaperturebasedonthewavefrontofseveralsub-aperturebyusingthisalgorithm.Meanwhile,thewavefrontofthesub-aperturescanbetestedatonceandthereisnoneedtolocatethesub-aperturesagainandagain.Therefore,thealgorithmis

6、simpleandefficient.Keywordssparseaperture;wavefrontreconstructionalgorithm;Zernikecoefficients;largeapertureop-ticsystemtest；spaceremotesensor0引言随着对高分辨率遥感数据需求的迫切性，增大光学遥感器口径是满足需求的有效手段。而口径增大带来了一系列设计、装调与检测问题，其中大口径光学系统检测是检验装调精度的关键环节，同时也是指导装调的重要手段，在遥感器光学系统研制过程中具有重要作用。在大口径光学系统检测过程中，一般利用干涉仪和

7、大口径标准平面镜组成自准直光路，检测镜头波收稿日期：2015-01-2352航天返回与遥感2015年第36卷像差。大口径标准平面镜作为参考标准镜有两方面要求：1）口径要大于待测镜头入瞳直径，以实现全口[1-3][4-5]径全视场测试；2）对表面精度有极高的要求。随着相机口径的逐渐增大，系统测试所使用的标准平面镜的口径也随之增大，大口径平面镜制造的难度和成本也随之呈指数级提高。为了保障大口径、超大口径相机装调的顺利实施，在传统的全口径检测手段之外，发展低成本、高效的替代检测方案成为必需的选择。子孔径拼接和稀疏孔径反演是解决大口径光学系统检测的两种主要方案。[6-8]

8、子孔径拼接