Shack–Hartmann wavefront sensor based on Kalman filter

质心 波前 波前传感器 卡尔曼滤波器 计算机科学 噪音(视频) 算法 光圈(计算机存储器) 自适应光学 计算机视觉 阈值 高斯噪声 人工智能 光学 物理 声学 图像(数学)
作者
De Gu,Xing Liu
出处
期刊:Optical Engineering [SPIE]
卷期号:61 (09) 被引量:1
标识
DOI:10.1117/1.oe.61.9.093106
摘要

The Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS) traditionally employs the center of gravity (CoG), windowing, and thresholding CoG (TCoG) algorithms to measure wavefront aberrations. Nevertheless, these algorithms yield low accuracy in a low signal-to-noise ratio (SNR) environment, and therefore, we propose a measurement algorithm based on the Kalman filter to correct the three algorithms’ centroid position of the Shack–Hartmann spot. When the Euclidean distance between the reference centroid in a sub-aperture and the measurement centroid exceeds a certain threshold, the sub-apertures centroid position is untrusted and must be corrected. Several simulation experiments are conducted in three environments: no noise, Poisson noise, and Gaussian noise; they demonstrate that the proposed algorithm effectively improves the centroid’s accuracy by more than 10% and ensures real-time performance for the adaptive optics system. In addition, experimental results on wavefront reconstruction tasks reveal that our algorithm produces wavefronts close to the original.

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