基于累加器的哈特曼-夏克波前斜率处理器

• 作者: 姜文汉 樊志华 王春鸿
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 自适应光学 Shack-Hartmann传感器 灰度重心法 几何矩 波前斜率处理
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 501-507
• 分类号: TP212.14|O439
• 字数: 3438字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20111903.0501

摘要

在硬件资源有限的情况下,为了支持尽可能多的子孔径进行实时波前斜率处理,提出了一种基于累加器的波前斜率处理器.该处理器的运算核心是子光斑质心计算模块,根据二维图像矩计算的可分解性以及一维矩的递推累加求解方法,用加法运算代替子孔径坐标与像素灰度的乘法运算,获得灰度重心法所需的所有二维低阶矩.该模块仅由5个累加器组成,硬件实现时避免了乘法器的使用,降低了资源消耗.仿真实验结果表明:对于22×22方形排布的哈特曼-夏克波前传感器图像,本文的结构可在FPGA内实现;在100 MHz的工作频率下,完成一帧所有子孔径斜率计算的延迟时间为0.33 μs,计算误差<0.002 pixel;与传统的波前斜率处理器相比,其逻辑资源消耗减小了40%左右.所提出的结构能够在不增加额外资源的情况下,通过对原波前斜率处理器进行升级来完成,其支持的子孔径数目增加1倍左右,实现了波前斜率的高速、高精度提取.