基于结构函数的子孔径拼接算法研究

安其昌; 张景旭; 杨飞; 张科欣

基于结构函数的子孔径拼接算法研究

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;
2.
中国科学院大学,北京100049;
3.
东北师范大学环境学院,吉林长春130117

基金项目:

中国科学院三期重大科研专项

详细信息

作者简介:
安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

中图分类号: TH751

Sub-aperture stitching algorithm based on structure function

1.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;
3.
School of Environmental Science,Northeast Normal University,Changchun 130117,China

摘要: 为了更好地评价大口径反射光学元件在不同尺度下的起伏情况,提出了一种基于结构函数的子孔径拼接算法.首先,对于算法的基本原理与步骤进行了描述,从理论分析的角度对于计算误差的特性进行了分析;之后针对口径为1.23 m的大型反射镜面形数据,应用文中所提出的方法,利用结构函数进行子孔径拼接并对于其误差特性进行了检验,验证了所提出方法的可行性.最后,将该方法应用于30 m望远镜三镜(TMT M3)的面形仿真数据,得到了其在不同评价尺度下的起伏情况.文中的工作对于TMT M3 的最后完成有着重要的意义,并且对于与TMT M3 类似的大口径平面镜面形评价有着一定指导价值.
- 结构函数 /
- 大口径反射镜 /
- 子孔径拼接 /
- 30 m望远镜
Abstract: In order to specify the ripple of the large reflecting optical item in different scale, the algorithm based on the structure function was investigated. Firstly, the concrete steps of the algorithm were presented. Secondly, the error composition character was discussed in theory. Furthermore, the method proposed here was applied to the mirror figure data of a 1.23 meter mirror, making the conclusion that the simplification was correct and application was feasible. Lastly, the application to the thirty meter telescope tertiary mirror was processed, the ripple of the mirror figure in different levels was specified. This work will guide the way to the large flat mirror specification.
- structure function /
- large aperture reflecting mirror /
- sub aperture stitching /
- TMT

[1]	Wang Jing, Wang Zhengfang, Sui Qingmei. Study of FBG stain distribution based on improved genetic algorithm dual constraint[J]. Chinese J Lasers, 2012, 39(3): 03050041-0.050046. (in Chinese) 王静, 王正方, 隋青美. 基于改进遗传算法双重约束的应变分布重构研究[J]. 中国激光, 2012, 39(3): 03050041-0.050046.
[2]
[3]
[4]	Zhang Liming, Zhang Bin, Yang Fei. Design and test of force actuator in active optical system[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(1): 38-44. (in Chinese) 张丽敏, 张斌, 杨飞. 主动光学系统力促动器得设计和测试[J]. 光学精密工程, 2012, 20(1): 38-44.
[5]	Bi Yong, Zhai Jia, Wu Jinhu, et al. One method for mirror surface figure treatment in optical instrument[J]. Optical Technique, 2009, 35(1): 10-17. (in Chinese) 毕勇, 翟嘉, 吴金虎, 等. 一种光学仪器镜面面形的处理方法[J]. 光学技术, 2009, 35(1): 10-17.
[6]
[7]
[8]	Wang Dong, Yang Hongbo, Chen Changzhen. Computer simulation of the optical surface[J]. Computer Simulation, 2007, 24(2): 298-301. (in Chinese) 王栋, 杨洪波, 陈长征. 光学表面面形的计算机仿真[J]. 计算机仿真, 2007, 24(2): 298-301.
[9]
[10]	Zhang Wei, Liu Jianfeng, Long Funian, et al. Study on wavefront fitting using Zernike polynomials[J]. Optical Technique, 2005, 31(5): 675-678. (in Chinese) 张伟, 刘剑峰, 龙夫年, 等. 基于Zernike多项式进行波面拟合研究[J]. 光学技术, 2005, 31(5): 675-678.
[11]
[12]	Lin Xudong, Liu Xinyue, Wang Jianli, et al. Performence of correction capability of 137-element deformable mirror[J]. Opt Precision Engineering, 2013, 21(2): 267-273. (in Chinese) 林旭东, 刘欣悦, 王建立, 等. 137单元变形镜的性能测试即校正能力实验[J]. 光学精密工程, 2013, 21(2): 267-273.
[13]
[14]	Zhang Jingxu. Overview of structure of technologies of large aperture ground based telescope[J]. Chinese Optics, 2012, 5(4): 327-336. (in Chinese) 张景旭. 地基大口径望远镜系统结构技术综述[J]. 中国光学, 2012, 5(4): 327-336.
[15]	Ni Mingyang, Gong Yan. Design and analysis of kinematic lens positioningstructure in lithographic projection objective[J]. Chinese Optics, 2012, 5(5): 476-483. (in Chinese) 倪明阳, 巩岩. 光刻投影物镜光学元件运动学支撑结构的设计与分析[J]. 中国光学, 2012, 5(5): 476-483.
[16]
[17]
[18]	Shao Liang, Yang Fei, Wang Fuguo, et al. Design and optimization of supporting system for 1.2 m lightweight SiC primary mirror[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3): 229-234. (in Chinese) 邵亮, 杨飞, 王富国, 等. 1.2 m 轻量化SiC主镜支撑系统优化设计[J]. 中国光学, 2012, 5(3): 229-234.
[19]
[20]	Shi Xiaoyu, Feng Yong, Cheng Ying. A novel predictive controller in the Adaptive Optics Control System based on parallelization method[J]. Acta Optic Sinica, 2012, 32(8): 080100501-081001511. (in Chinese) 史晓雨, 冯勇, 陈颖. 一种基于并行化方法的自适应光学闭环预测控制器[J]. 光学学报, 2012, 32(8): 080100501-081001511.
[21]
[22]	Wang Rudong, Wang Ping, Tian Wei, et al. Design and analysis of compensation of large aperture optical element for gravity deformation[J]. Chinese Optics, 2011, 4(3): 259-263. (in Chinese) 王汝冬, 王平, 田伟, 等. 大口径光学元件重力变形补偿的设计分析[J]. 中国光学, 2011, 4(3): 259-263.
[23]
[24]	Wu Xiaoxia, Wang Minghao, Ming Ming, et al. Calibration of thermal distortion for large aperture SiC lightweight mirror[J]. Opt Precision Engineering, 2012, 20(6): 1243-1249. (in Chinese) 吴小霞, 王明浩, 明铭, 等. 大口径SiC轻量化主镜热变形得定标[J]. 光学精密工程, 2012, 20(6): 1243-1249.
[25]	Lin Xudong, Xue Cheng, Liu Xinyue. Current status and research development of wave front correctors for adaptive telescope[J]. Chinese Optics, 2012, 5(6): 337-351. (in Chinese) 林旭东, 薛陈, 刘欣悦, 等. 自适应光学波前矫正器技术发展现状[J]. 中国光学, 2012, 5(6): 337-351.
[26]
[27]
[28]	Zhao Hongchao, Zhang Jingxu, Yang Feng, et al. Preloading eight-van spider for supporting structure of secondary mirror [J]. Opt Precision Engineering, 2013, 21(5): 1199-1204. (in Chinese) 赵宏超, 张景旭, 杨飞, 等. 预紧式八翼梁次镜支撑结构动力学分析[J]. 光学精密工程, 2013, 21(5): 1199-1204.
[29]
[30]	Wolfgang Dierking. RMS slope of exponentially correlated surface roughness for radar applications[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38(3): 1451-1454.
[31]
[32]	Ross Zhelem. Specification of optical surface accuracy using the structure function[C]//SPIE, 2011, 8083: 808310-1-808310-10.
[33]
[34]	Wang Qingfeng, Cheng Deweng, Wang Yongtian. Description of free-form optical curved surface using two_variable orthogonal polynomials[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(9): 092200201-092200210. (in Chinese) 王庆丰, 程德文, 王涌天. 双变量正交多项式描述光学自由曲面[J]. 光学学报, 2012, 32(9): 092200201-092200210.
[35]	Wang Xu. Fabrication of SiC mirror in full aperture with optimized fixed abrasive polishing pad Opt.Precision Engineering[J]. Opt Precision Engineering, 2013, 21(2): 267-273. (in Chinese) 王旭. 使用优化的固着磨料磨盘全口径加工碳化硅反射镜[J]. 光学精密工程, 2013, 21(2): 267-273.
[36]
[37]
[38]	Cheng J Q. Principles of Astronomical Telescope Design [M]. Beijing: China Science Technology Press, 2003. (in Chinese)
[39]	Wang Fuguo, Yang Fei, Zhao Hongchao, et al. Progress in TMT M3 system[J]. Chinese Optics, 2013, 10(6): 643-651. (in Chinese) 王富国,杨飞,赵宏超,等. TMT望远镜三镜系统的研究进展[J]. 中国光学, 2013, 10(6): 643-651.

[1]	蔡梦雪, 王孝坤, 张志宇, 李凌众, 王晶, 李文涵, 张学军. 高陡度镜面干涉检测的仪器传递函数标定(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230462-1-20230462-8. doi: 10.3788/IRLA20230462
[2]	袁健, 张雷. 大型离轴三反相机主镜组件结构设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220363-1-20220363-10. doi: 10.3788/IRLA20220363
[3]	王孝坤, 戚二辉, 胡海翔, 苏航, 李凌众, 王晶, 罗霄, 张学军. 超大口径平面反射镜的光学检测（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210953-1-20210953-7. doi: 10.3788/IRLA20210953
[4]	陈佳夷, 王海超, 李斌, 刘涌, 姜彦辉, 姚立强. Bipod支撑大口径反射镜的零重力面形测试技术 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210604-1-20210604-6. doi: 10.3788/IRLA20210604
[5]	牛龙飞, 蒋一岚, 苗心向, 姚彩珍, 吕海兵, 周国瑞. 大口径反射镜表面颗粒物洁净度控制实验研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210117-1-20210117-7. doi: 10.3788/IRLA20210117
[6]	黄宇飞, 白绍竣, 高冀, 吕争, 徐嘉. 大口径空间光学反射镜面形动力学响应分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1114001-1114001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1114001
[7]	王方雨, 孙强, 戴明, 刘昕辉, 王成, 金夕雅. 反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
[8]	卢丙辉, 陈凤东, 刘炳国, 刘国栋, 戚子文. 基于映射图像匹配的子孔径拼接技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 824005-0824005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0824005
[9]	闫公敬, 张宪忠. 子孔径拼接检测凸球面技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517002-0517002(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0517002
[10]	安其昌, 张景旭, 杨飞, 赵宏超. PSSn在大口径望远镜误差评估中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1218001-1218001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1218001
[11]	闫公敬, 张宪忠. 基于最大似然估计算法的子孔径拼接检测技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2206-2210.
[12]	杨飞, 刘国军, 安其昌. 平差理论在大口径光学元件轮廓检测中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2965-2969.
[13]	邓万涛, 汪凯巍, 白剑, 张金春. 高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1194-1199.
[14]	杨皓聿, 田爱玲, 刘丙才. 大口径抛物面镜子孔径拼接测量 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1296-1300.
[15]	杨飞, 刘国军, 安其昌. 结构函数在大口径光学系统评价中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3832-3836.
[16]	闫公敬, 张宪忠, 李柱. 子孔径拼接检测光学平面反射镜技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2180-2184.
[17]	闫力松, 王孝坤, 郑立功, 王润强, 张学军. 大口径反射镜子孔径拼接自检验精度分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1920-1924.
[18]	闫力松, 王孝坤, 罗霄, 郑立功, 张学军. 采用三角剖分算法的子孔径拼接检测技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1793-1797.
[19]	王宁, 贾辛, 邢廷文. 子孔径拼接检测浅度非球面 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2525-2530.
[20]	王孝坤. 大口径凸非球面反射镜子孔径拼接检测 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 716-722.

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基于结构函数的子孔径拼接算法研究

作者简介:
安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

Sub-aperture stitching algorithm based on structure function

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基于结构函数的子孔径拼接算法研究

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

2. 中国科学院大学,北京100049;

3. 东北师范大学环境学院,吉林长春130117

作者简介:
安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

English Abstract

Sub-aperture stitching algorithm based on structure function

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3. School of Environmental Science,Northeast Normal University,Changchun 130117,China

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基于结构函数的子孔径拼接算法研究

作者简介: 安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

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出版历程

基于结构函数的子孔径拼接算法研究

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033; 2. 中国科学院大学,北京100049; 3. 东北师范大学环境学院,吉林长春130117

作者简介: 安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

English Abstract

Sub-aperture stitching algorithm based on structure function

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China; 3. School of Environmental Science,Northeast Normal University,Changchun 130117,China

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作者简介:
安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

2. 中国科学院大学,北京100049;

3. 东北师范大学环境学院,吉林长春130117

作者简介:
安其昌(1988-),男,硕士生,主要从事空间机构学方面的研究.Email:anjj@mail.ustc.edu.cn

1. Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3. School of Environmental Science,Northeast Normal University,Changchun 130117,China