自適應(yīng)光學(xué)校正仿真中可視化數(shù)據(jù)交互的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、光學(xué)成像系統(tǒng)由于受到各種擾動(dòng)，尤其是大氣湍流的動(dòng)態(tài)干擾，其分辨率通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理論分辨率。美國(guó)天文學(xué)家巴布科克在1953年提出了自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)想，其核心是通過(guò)對(duì)波前畸變的實(shí)時(shí)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)，用校正系統(tǒng)對(duì)波前畸變進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，使光學(xué)系統(tǒng)能夠自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的變化，始終保持良好的工作能力，其分辨率可以接近或達(dá)到衍射極限分辨率。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)在1970年代開(kāi)始投入實(shí)用，此后獲得了迅猛發(fā)展，其理論研究不斷深入，各種算法相繼提出，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，在

2、天文學(xué)，醫(yī)學(xué)，軍事等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
　　隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，自適應(yīng)光學(xué)的計(jì)算機(jī)仿真及數(shù)據(jù)可視化技術(shù)也發(fā)展起來(lái)。我國(guó)獨(dú)立研發(fā)的AO61單元的仿真軟件采用的是Fortran平臺(tái)，作為一種典型的面向過(guò)程的語(yǔ)言，其開(kāi)發(fā)與維護(hù)很不方便，人機(jī)交互很單調(diào)，數(shù)據(jù)可視化的能力很弱，迫切需要改進(jìn)。本文首先用面向?qū)ο蟮牡募夹g(shù)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了重新劃分，利用C++提供的類機(jī)制對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行封裝，各模塊之間通過(guò)類的接口交互，實(shí)現(xiàn)了信息隱藏，提

3、高了系統(tǒng)的可讀性，改善了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
　　Fortran平臺(tái)上的仿真軟件對(duì)系統(tǒng)的配置是通過(guò)配置文件進(jìn)行的，由于Fortran語(yǔ)言對(duì)變量長(zhǎng)度的限制，程序中的各項(xiàng)參數(shù)的物理意義不明確，程序運(yùn)行時(shí)，用戶看到的信息十分有限，交互能力很弱。程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通常要借用第三方軟件進(jìn)行處理，帶來(lái)了軟件使用的不便。本文采用了Visual C++6.0結(jié)合MFC作為技術(shù)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)管理，數(shù)據(jù)管理，運(yùn)行等各個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可視化配置；采

4、用了多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序數(shù)據(jù)與運(yùn)行界面的實(shí)時(shí)交互，程序運(yùn)行時(shí)用戶可以看到實(shí)時(shí)信息。根據(jù)課題要求，開(kāi)發(fā)了一些獨(dú)立的模塊如湍流相屏模塊，傳感器和驅(qū)動(dòng)器布局模塊，傳遞函數(shù)模塊等并實(shí)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。
　　本文首先介紹了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的理論、結(jié)構(gòu)、原理和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了目前使用的計(jì)算機(jī)仿真軟件的不足，提出了改進(jìn)措施。接著對(duì)整個(gè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)可視化的要求下進(jìn)行了模塊的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，并完成了編程實(shí)現(xiàn)。最后通過(guò)仿真測(cè)試驗(yàn)證了該平臺(tái)的正確性。