基于FPGA的自适应光学波前处理算法研究与系统优化

基于FPGA的自适应光学波前处理算法研究与系统优化

作者:师大云端图书馆 时间:2018-05-09 分类:硕士论文 喜欢:3057
师大云端图书馆

【摘要】自适应光学系统能够实时校正由大气湍流等因素引起的波前动态误差,使光学系统能够保持最佳的工作状态,快速反应以适应外界变化。该系统一般由波前传感器、波前处理器和波前校正器三个部分组成。其中波前处理器是整个系统的核心部分,它实现了从波前传感器探测信息到波前校正器控制量输出的转换功能。本文在实验室已有的硬件平台上,对波前处理系统的软件应用和算法等方面进行了实现和优化,以满足大口径地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模和高实时性的需求。首先,利用矩阵与向量相乘的可分解性完成高速并行的波前复原计算,在得到第一个子孔径质心偏差数据后即可进行波前复原计算,充分利用了子孔径斜率计算过程中空余行和非子孔径行的读出时间,缩短了波前处理延时。其次,提出基于FPGA的波前控制算法,将波前控制计算分块执行,提高计算效率。并将控制计算与之前的波前复原计算有效的结合,得到第一个误差向量即可同时开始控制计算,避免了等待计算数据时的延迟。再次,对波前处理器上位机程序进行优化,实现计算中各参数可即时通过上位机进行配置;最后,设计了基于该波前处理器的故障诊断系统,以方便系统调试和故障定位。根据调试及操作的需求,向上位机实时反馈当前波前处理各部分的执行结果及运行状态,便于验证计算结果,发现故障,并分析数据误差,较大的提高了硬件及软件的调试效率。优化后的系统分别在21单元和137单元自适应光学系统上进行了室内光源的闭环校正实验,并对实验结果进行了详细的分析。得到的实验结果表明:校正后图像的能量集中度比处理前提高5倍以上,波前误差也有显著的减小,并且计算速度有了明显提高,能够在帧同步信号结束前170.29μs完成全部波前处理运算。实验结果成功验证了本文提出的波前处理算法及诊断系统的可行性。
【作者】赵雨菲;
【导师】王建立;
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),机械电子工程,2013,硕士
【关键词】自适应光学;波前处理算法;FPGA;图像处理;

【参考文献】
[1]宋喆.勃拉姆斯《第三小提琴奏鸣曲》研究与表演分析[D].中央音乐学院,小提琴,2012,硕士.
[2]蔡霞,张森,周宇.模式发现在Web抽取中的应用及设计[J].控制工程,2003,03:227-229+269.
[3]王洋.稀土元素在生物体内的积累及遗传毒理研究[D].安徽师范大学,动物学,2004,硕士.
[4]邵剑.多输入—多输出系统的模型简化[J].自动化学报,1986,02:190-194.
[5]行先.你听见新能源革命脚步声了吗[J].风能,2015,04:18-19.
[6]陈施斯.政府信息公开范围研究[D].北方工业大学,法律,2014,硕士.
[7]孙文强.两线制温度变送器芯片的研究与设计[D].沈阳工业大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[8]彭易.肝素稀释液维持PICC导管通畅作用的系统评价[D].复旦大学,护理,2012,硕士.
[9]陆群.小波包分析和高阶累积量方法在探地雷达信号处理中的应用[D].华东师范大学,通信与信息系统,2001,硕士.
[10]吕艳.幼儿园集体科学活动中教师教学行为的观察研究[D].河北师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[11]司玉.哈尔滨圣泰制药有限公司发展战略研究[D].西安理工大学,工商管理,2003,硕士.
[12]杨涛.桌面游戏的知识产权保护[D].西南政法大学,知识产权法学,2012,硕士.
[13]任明阳.威尔基·柯林斯《月亮宝石》中的男性身份危机[D].上海大学,英语语言文学,2013,硕士.
[14]郗晓会.基于盲源分离的GSM-R系统干扰测量研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[15]陈超.视觉导航系统中多环境道路识别算法研究[D].湖南大学,计算机系统结构,2011,硕士.
[16]杨青.Endokinin A/B(C/D)与γ2-MSH-6-12类似物间的痛觉调节作用[D].兰州大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[17]赵洪涛.表面等离子体共振器件的基础研究[D].吉林大学,集成电路工程,2013,硕士.
[18]瞿黎.国际货运代理公司隐名股东法律地位及其保护[D].华东政法大学,法律(专业学位),2012,硕士.
[19]韩正之,刘建华,郑毅,张钟俊.非线性控制系统的特性(Ⅱ)[J].控制与决策,1994,05:394-400.
[20]刘月钟,朱宏,李旭伟.基于XML的网站访问统计系统[J].计算机应用,2004,S2:80-81+101.
[21]李林强.贵州滴水岩矿区采空地面塌陷预测与油气管道安全评价[D].中国地质大学(北京),地质环境与工程,2013,硕士.
[22]杨国辉.高速精确加样系统加样过程动力学分析及实验[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2014,硕士.
[23]吴江.智能搜索引擎如何应用WEB信息挖掘技术[J].图书馆论坛,2004,05:107-110.
[24]李深.基于视觉的仿人机器人自定位研究[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[25]赵金龙.广州市小洲村公共空间的现状评价和更新策略研究[D].哈尔滨工业大学,建筑学,2013,硕士.
[26]宋林亮.量子Walled Brauer代数[D].华东师范大学,基础数学,2014,博士.
[27]张旭.基于SFA的企业产融结合效率及影响因素[D].浙江工商大学,企业管理,2013,硕士.
[28]KashifRafiqZahid.Functional Analysis of Cotton Ca~(2+)/H~+Exchanger Genes, GHCAX1and GHCAX3,Against Abiotic Stresses[D].华中农业大学,CropBiotechnology,2014,硕士.
[29]吕楠.石油钻探目的层三维地质模型构建与实现[D].大连海事大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[30]董树苹.内蒙古锡林浩特地区蒙古族幼儿园课程资源开发与利用的现状研究[D].内蒙古师范大学,教育(专业学位),2013,硕士.
[31]李和璋.DWDM光网络网元管理通道技术分析[J].现代电信科技.2004(02)
[32]刘文治,刘恩佑.模拟列车控制系统的开发与价值应用[J].中国市场,2014,27:128-129.
[33]武汝扬,吕强,杨嘉墀,宋健,唐泽圣,金兰,章燕申,吴麒.纪念钟士模教授[J].自动化学报,1981,04:319-320.
[34]王甜甜.基于关键字符的Word文档脆弱水印算法[D].西南交通大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[35]张曼.基于KD-tree的GPU光线跟踪算法研究[D].长安大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[36]刘立群.《荒原》中死亡与复活的主题[D].吉林大学,比较文学与世界文学,2004,硕士.
[37]张健.某乘用车安全气囊模块总成的开发设计及试验研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[38]夏令国.电子医务建设的理论与实践研究[D].燕山大学,公共管理,2013,硕士.
[39]王华昕,习贺勋,汤广福,郑健超.谐振型故障限流器阻抗特性仿真和参数优化[J].电力系统自动化,2007,05:61-64.
[40]黄诗瑶.聚类分析在移动通信用户行为分析中的研究与应用[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[41]辛翠花.桃[Prunus persica(L.)Batsch]分子标记遗传连锁图谱的构建[D].内蒙古农业大学,森林培育,2004,硕士.
[42]王臻.全媒体时代“网络良师”育人模式探索——以浙江工业大学为例[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2014,01:83-87.
[43]陈晶斌,徐家壮,庞欢,钟淦基,李忠明.等规聚丙烯在碳纳米填料网络中的受限结晶行为[A].中国化学会高分子学科委员会.2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题N:高分子加工与成型[C].中国化学会高分子学科委员会:,2013:1.
[44]文甲龙.生物质木质素结构解析及其预处理解离机制研究[D].北京林业大学,林产化学加工工程,2014,博士.
[45]屠卿瑞,徐政,管敏渊,郑翔,张静.模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J].电力系统自动化,2010,18:57-61+83.
[46]李泳臻.曝气生物滤池自营养和异营养脱氮研究[D].重庆交通大学,市政工程,2012,硕士.
[47]郑成龙.基于原型试验的输电塔弹塑性失效分析[D].华中科技大学,结构工程,2013,硕士.
[48]亓小涛.网络教学资源库建设研究[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[49]马阿瑾.高速公路交通事故持续时间和影响范围研究[D].长安大学,交通工程,2013,硕士.
[50]梁媛.肝胃同治法代表方左金丸对应激性胃溃疡大鼠胃黏膜保护作用的实验研究[D].湖南中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.

相关推荐
更多