本创新技术提供了一种地基高分辨率天文成像方法,属于天文观测领域。该技术针对现有幸运成像方法在应用场景上的局限性进行了改进,通过自适应光学校正技术,实现了更广泛的应用可能。
背景技术
在地基天文观测过程中,增大成像系统口径是提高其成像空间分辨率的主要手段。但受大气湍流影响,系统成像分辨率随口径的增大而显著下降,无法达到理论衍射极限。利用光机电系统实时校正大气湍流畸变波前的自适应光学方法,可有效提高系统的成像分辨率。然而,经自适应光学系统校正的光束仍存在不同程度的残余畸变,因而无法充分发挥系统的口径优势。为解决由于自适应光学系统校正的不完善校正导致的像质下降问题,人们提出了对携带残余畸变的图像做进一步融合处理的设想,由此发展了基于前级自适应光学系统校正的幸运成像技术。
幸运成像技术是通过对一系列时序拍摄的短曝光图像进行像质评价和筛选,将畸变程度较小的图像帧进行融合,获得更高质量的成像效果。作为前级校正的自适应光学系统,其校正效率决定了后级幸运成像系统的工作频率和像质提升效果。基于非线性波前曲率传感技术的自适应光学系统,在波前传感和畸变校正的动态范围等方面优势显著。然而,其基于迭代的波前感知算法存在着高耗时和易陷入局部最优解等问题,影响了整个自适应光学系统的时间带宽和后级幸运成像方法的工作效率。
针对非线性波前曲率传感技术迭代算法的高耗时性问题,利用单步迭代的波前计算方式可得到有效缓解,另外也降低了陷入局部最优解的风险。然而,单步迭代有限的传感精度使得后续融合幸运帧所需的帧数显著增加,当残余波前畸变过大则会导致幸运成像方法失效。此外,非线性波前曲率传感技术所需的四个离瞳面对导星亮度提出了严格要求,导致可利用的自然导星数量显著减少,降低了基于自然导星可观测的天体数量。
因此,以基于传统非线性波前曲率传感的自适应光学系统作为前级校正的幸运成像技术,其缺点:1、高耗时的波前迭代计算降低了系统的闭环时间带宽;2、单步迭代有限的波前传感精度增加了幸运成像方法可有效应用的风险;3、四离瞳面结构削弱了系统的场景适应能力。为此,有必要提出一种符合更加广泛的应用场景和需求,且效率更高的地基天体成像方法。
实现思路