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闭环自适应光学系统中高分辨率相位的重建。 (英语) 兹比尔1443.85003

摘要:自适应光学是一种常用的技术,用于校正地球大气引起的相位畸变,以提高地基成像系统的图像质量。然而,观测到的图像仍然受到自适应光学残余波前造成的模糊的影响。本文提出了一种从变形镜数据序列中高分辨率重建剩余相位的模型。我们的模型基于湍流统计和泰勒冻结流假设,并了解大气湍流层中的风速。为了获得高质量的相位重建,解决了不同高度相位畸变的层析成像问题。我们还考虑了风速不确定性导致的不精确层析成像算子。风速是根据变形镜数据估计的,此外,通过将其作为未知数包含在目标函数中。我们对目标函数的极小值的存在性进行了理论分析。为了解决相关的联合优化问题,我们使用了交替最小化方法,该方法产生了具有自适应风速的高分辨率重建算法。数值模拟表明了该方法的有效性。

MSC公司:

85A04型 天文学和天体物理学的一般问题
85A20型 行星大气
85-08 天文学和天体物理学相关问题的计算方法
62华氏35 多元分析中的图像分析
第62页,第35页 统计学在物理学中的应用
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全文: 内政部

参考文献:

[1] F.Becker、S.Petra和C.Scho \ rr,光流,成像数学方法手册,纽约斯普林格,2015年,第1945-2004页·Zbl 1333.78017号
[2] N.Bharmal,是否冻结流?研究大气的可预测性,J.Phys。Conf.序列号。,595 (2015), 012003.
[3] N.Bharmal、U.Bitenc、A.Basden、R.Myers和N.Dipper,梯度传感器的分层波前重建算法,第三届AO4ELT会议-超大望远镜自适应光学,2013年,https://doi.org/10.12839/AO4ELT3.13280。
[4] U.Bitenc、A.Basden、N.A.Bharmal、T.Morris、N.Dipper、E.Gendron、F.Vidal、D.Gratadour、G.Rousset和R.Myers,《使用CANARY对CuReD和HWR快速波前重建算法的On-sky测试》,月。不是。R.阿斯顿。Soc.,448(2015),第1199-1205页。
[5] B.Boyd、N.Parikh、E.Chu、B.Peleato和J.Eckstein,通过交替方向乘数法进行分布式优化和统计学习,Found。趋势马赫数。学习。,3(2011年),第1-122页·Zbl 1229.90122号
[6] M.Burger、H.Dirks和L.Frerking,关于变分运动估计的光流模型,变分方法,Radon Ser。计算。申请。数学。18,De Gruyter,柏林,2017年,第225-251页·Zbl 1406.49037号
[7] R.Chan、Z.Shen和T.Xia,增强视频剧照的小框架算法,Appl。计算。哈蒙。分析。,23(2007年),第153-170页·Zbl 1122.68148号
[8] R.Chan、M.Xiao和X.Wen,地基天文学中点扩散函数估计的相位模型,科学。中国数学。,56(2013),第2701-2710页·兹比尔1303.90104
[9] 陈瑞敏,袁晓红,张维华,利用(l^1-l^p)模型重建地基天文学中的点扩散函数,J Opt。Soc.Amer公司。A、 29(2012),第2263-2271页。
[10] Q.Chu、S.Jefferies和J.G.Nagy,天文成像的迭代波前重建,SIAM J.Sci。计算。,35(2013),第S84-S103页·Zbl 1282.85002号
[11] M.Claire,《自适应光学及其历史导论》,美国天文学会第197届会议,美国科学院,华盛顿特区,2001年,网址:http://www.ucolick.org/max/History_AO_max.htm。
[12] R.Davies和M.Kasper,天文自适应光学,年。阿斯顿牧师。天体物理学。,50(2012年),第305-351页。
[13] L.Dykes、R.Ramlau、L.Reichel、K.Soodhalter和R.Wagner,基于Lanczos的快速盲解卷积方法,技术报告,RICAM报告2017-272017。
[14] B.Ellerbroek,利用稀疏矩阵技术高效计算最小方差波前重构器,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 19(2002),第1803-1816页。
[15] B.Ellerbroek和C.Vogel,天文自适应光学中的逆问题,逆问题,25(2009),063001·Zbl 1173.35727号
[16] S.Farsiu、M.Elad和P.Milanfar,彩色图像的多帧退色和超分辨率,IEEE Trans。图像处理。,15(2006年),第141-159页。
[17] D.Fried,波前失真估计与相位差测量阵列的最小二乘拟合,J.Opt。Soc.Amer.,美国。,67(1977年),第370-375页。
[18] C.Gilliam和T.Blu,光流估计用局部全通滤波器,2015年IEEE国际声学、语音和信号处理会议(ICASSP),IEEE,新泽西州皮斯卡塔韦,2015年,第1533-1537页。
[19] C.Gilliam和T.Blu,局部全通几何变形,IEEE Trans。图像处理。,27(2018),第1010-1025页·Zbl 1409.94183号
[20] J.Goodman,《傅里叶光学导论》,罗伯茨和公司出版社,恩格尔伍德,科罗拉多州,2005年。
[21] T.Helin、S.Kindermann和D.Saxenhuber,《大气层析成像中的分析模型优化》,数学。方法应用。科学。,40(2016),第1153-1169页,https://doi.org/10.1002/mma.4042。 ·Zbl 1360.86024号
[22] T.Helin和M.Yudytskiy,多共轭自适应光学中的小波方法,逆问题,29(2013),085003,http://stacks.iop.org/0266-5611/29/i=8/a=085003。 ·Zbl 1283.94012号
[23] A.Jain,《数字图像处理基础》,Prentice-Hall,Englewood Cliffs,新泽西州,1989年·兹伯利0746.8134
[24] S.Jefferies和M.Hart,《利用冻结流假设进行波前探测的反卷积》,《光学快报》,第19期(2011年),1975-1984页。
[25] A.Kolmogorov,非常大雷诺数下不可压缩粘性流体湍流的局部结构,Dokl。阿卡德。Nauk SSSR,30(1941),第299-303页。
[26] M.L.Louarn、C.Veírinaud、V.Korkiakoski、N.Hubin和E.Marchetti,《欧洲超大望远镜的自适应光学模拟》,收录于Proc。SPIE 6272,《自适应光学进展II》,2006年。
[27] J.Nagy、S.Jefferies和Q.Chu,使用冻结流假设快速重建PSF,《先进毛伊岛光学和空间监视技术会议论文集》,2010年。
[28] K.Nasrollahi和T.Moeslund,《超分辨率:综合调查》,马赫。愿景应用。,25(2014),第1423-1468页。
[29] A.Neubauer,Shack-Hartmann传感器的新型累积波前重构器,J.Inverse Ill-Pose Prob。,21(2013),第451-476页·Zbl 1276.78012号
[30] M.Poöttinger、R.Ramlau和G.Auzinger,SCAO系统的新时间控制方法,反问题,36(2019),015002·Zbl 1440.93131号
[31] M.Roggemann、B.Welsh和B.Hunt,《湍流成像》,CRC,佛罗里达州博卡拉顿,1996年。
[32] M.Rosensteiner,《累积重建器:超大望远镜的快速波前重建算法》,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 28(2011),第2132-2138页。
[33] M.Rosensteiner,通过区域分解CuRe重建超大望远镜的波前,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 29(2012),第2328-2336页。
[34] G.泰勒,《湍流谱》,罗伊。Soc.程序。数学。物理学。工程科学。,164(1938),第476-490页。
[35] E.Thiébaut和M.Tallon,超大望远镜的快速最小方差波前重建,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 27(2010),第1046-1059页。
[36] J.-P.Veíran、F.Rigaut、H.Maître和D.Rouan,使用控制回路数据估计自适应光学长曝光点扩散函数,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 14(1997),第3057-3069页,https://doi.org/10.1364/JOSAA.14.003057。
[37] T.von Karman,《机械师与湍流》,第三届国际应用力学大会,Wiedmannsche Buchhandlung,柏林,1930年。
[38] R.Wagner,《从自适应光学系统到超大望远镜的点扩散函数重建和盲解卷积》,博士论文,奥地利林茨约翰内斯·开普勒大学,2017年。
[39] R.Wagner、C.Hofer和R.Ramlau,《单共轭自适应光学的点扩散函数重建》,J.Astron。望远镜仪器。系统,4(2018),049003,https://doi.org/10.1117/1.JATIS.4.4.049003。
[40] R.Wagner、A.Neubauer和R.Ramlau,基于有限元的累积重构器的模拟结果,J.Astron。望远镜仪器。系统,3(2017),049001,https://doi.org/10.1117/1.JATIS.3.4.049001。
[41] H.Weichel,《激光束在大气中的传播》,导师。文本选项。工程TT#3,SPIE,Bellingham,WA,1990年。
[42] M.Yudytskiy、T.Helin和R.Ramlau,大气层析成像有限元-小波混合算法,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 31(2014),第550-560页。
[43] M.Zhariy、A.Neubauer、M.Rosensteiner和R.Ramlau,Shack Hartman传感器的累积波前重建器,逆问题。《成像》,第5期(2011年),第893-913页·Zbl 1235.78004号
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