大气湍流短曝光成像过程模拟
文献类型：学位论文
| 作者 | 王立瑾 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-06 |
| 授予单位 | 中国科学院光电技术研究所 |
| 授予地点 | 光电技术研究所 |
| 导师 | 廖胜 |
| 关键词 | 大气湍流 随机相位屏 短曝光像 长曝光像 大气相干长度 数值模拟 实验室模拟 |
| 其他题名 | Simulation of short exposure imaging through atmospheric turbulence |
| 学位专业 | 物理电子学 |
| 中文摘要 | 本文主要对大气湍流短曝光成像过程进行模拟研究。模拟方法采用数值模拟和在实验室搭建仿真平台两种方法进行模拟，可以任意设定各种实验参数，得到各种大气湍流条件下目标的成像。 首先介绍了大气湍流的性质，接着研究了大气湍流随机相位屏的数值模拟方法。本文主要对比研究了傅立叶变换法和Zernike多项式法这两种数值模拟方法的特点。通过比较模拟相位屏的相位结构函数和理论值的符合度验证了相位屏的统计特性，并利用长曝光传递函数计算大气相干长度r0。研究结果表明用傅立叶变换法和Zernike多项式法模拟的大气湍流相位屏符合Kolmogorov谱的统计特性。但傅立叶变换法模拟的大气湍流相位屏的相位结构函数存在明显的低频空间频率成分不足，在高频部分比较吻合，r0值与设计值相比偏大，通过三层相位屏叠加和在大尺寸相位屏上截取的方法能有效的改善；Zernike多项式法模拟的大气湍流相位屏的相位结构函数存在明显的高频空间频率成分不足，而在低频部分比较吻合，r0值与设计值相比偏小，高频不足可以用增加Zernike多项式的阶数来加以改善，但同时计算量也会大幅增加。 本文详细介绍了使用激光散斑法和刻蚀法制作随机相位屏的方法，并搭建了大气湍流实验室模拟仿真装置，该模拟系统能够实现不同大气湍流强度下多帧短曝光像的连续采集。成像实验表明，两种方法生成的相位屏都能得到较好的短曝光像。由于激光散斑法制作的随机相位屏的透过性不高，导致相位屏叠加后图像强度较弱，以至于被噪声淹没，而刻蚀法制作的随机相位屏具有较好的透过率。在实验室仿真平台上使用的是三块使用干法刻蚀制作的随机相位屏，基底材料是熔石英。使用步进电机控制三层相位屏的步进步数和方向。在实验室里得到多帧短曝光像后叠加从而得到长曝光像，根据长曝光传递函数计算了三层相位屏的等效大气相干长度r0。整个模拟装置结构简单并且易于操作。通过仿真，只需调整少数的实验器件，就能够实现不同强度的大气湍流模拟。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-11-19 |
| 页码 | 60 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/257]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王立瑾. 大气湍流短曝光成像过程模拟[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：光电技术研究所
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