分布式全息孔径数字成像技术是利用数字全息记录各子孔径的复振幅信息, 通过孔径间相位拼接实现综合成像的一种主动成像技术。在远距离成像中, 大气湍流引入的子孔径内高阶相位误差和子孔径间低阶相位误差, 以及孔径间的位置失配误差, 都会影响成像质量。随机并行梯度下降算法(SPGD)是一种无波前探测优化控制算法, 具有可以并行、快速收敛、高效可靠等优点, 可用于校正系统孔径内高阶和孔径间低价相位误差。但是SPGD算法需要多次迭代, 运算量巨大, 难以满足实时性要求。文章基于GPU平台, 对高、低阶相位误差校正进行了并行加速处理, 运算速度较CPU平台分别提升26.42倍和36.47倍。此外, 采用AKZAE算法校正各子孔径间的位置失配误差, 完成了各子孔径复振幅的拼接, 最终实现了分布式四孔径的综合成像。
分布式孔径 数字全息 随机并行梯度下降算法 GPU并行加速 distributed aperture digital holography random parallel gradient descent algorithm GPU parallel acceleration
1 合肥工业大学 光电技术研究院 特种显示技术教育部重点实验室
2 特种显示技术国家工程实验室, 合肥 230009
针对工业大视场物镜畸变成像的实时校正问题, 提出一种校正算法和CPU+GPU并行加速方案.根据光学畸变理论和相机标定技术, 建立非球面畸变校正模型.利用棋盘样板计算光学中心和估计畸变系数, 设计校正算法.在CPU+GPU并行加速方案基础上, 设计内核自适应维度算法并优化运行程序, 结合OPENGL驱动进行实时校正和显示.实验结果表明, 本文设计的实时校正系统对高分辨率的畸变成像校正率可以达到98.2%, 单帧耗时0.026 s, 平均综合加速比为29.1.该系统精度高, 可移植性强, 简单易行, 能够广泛应用于成像畸变的实时校正.
大视场物镜 光学畸变 高分辨率 GPU并行加速 实时校正 OPENGL显示 Large-field objective Optical distortion High-resolution GPU parallel acceleration Real-time correction OPENGL display
