Zernike多项式拟合是一种在光学领域中广泛应用的分析技术。由于现代光学工程中采集数据的离散性和非圆孔径系统的大量使用，Zernike多项式拟合不能完全满足分析需要。提出了一种基于Zernike多项式的非圆孔径离散采样点的正交多项式。通过矩阵的QR分解方法得到在离散采样点上的正交多项式基底。分别使用Zernike多项式和正交多项式对150 mm×90 mm的矩形光栅反射波前进行拟合，结果表明两种方法残差波前的PV和RMS值分别相差0.013波长和小于0.001波长。对比不同项数拟合的正交多项式和Zernike多项式系数表明，正交多项式系数之间彼此独立，并由正交多项式系数计算得到了对应的Seidel像差。正交多项式各项系数可以逐项求解，该方法可以显著提高求解速度。

波前拟合能力分析是变形次镜研制工作的重要组成部分，是基于变形次镜的新型自适应光学系统研制的重要基础。以拟合误差为评价标准，采用有限元计算所得驱动器影响函数对1.8 m望远镜变形次镜四个备选方案进行了泽尼克(Zernike)多项式、Kolmogorov湍流大气畸变相位屏拟合能力分析.结果表明73单元变形次镜波前拟合能力较强，对前44项Zernike多项式拟合误差均小于0.5，对10000幅Kolmogorov湍流大气畸变相位屏拟合误差均值为0.0541。分析了变形次镜不同位置单个驱动失效条件下的波前拟合能力，表明靠近通光口径边缘驱动器失效对变形次镜波前拟合能力影响较大。基于分析结果，确定了变形次镜方案。

An algorithm based on singular value decomposition (SVD) is presented to fit the wavefront with Zernike polynomials. In the current algorithm, SVD is applied to decompose the matrix of the linear equations directly. In the process of computing the inverse matrix, a threshold value is employed to modify the reciprocals of singular values which are zero or too small. Then the Zernike coefficients can be worked out immediately. Compared with the typical Gram-Schmidt orthogonalization, SVD has good stabilization when solving the least square problem of the ill-conditioned equations or singular matrix. And also because of avoiding construction of normal equation group, the computational error is eliminated. Moreover, it is quite easy to be programmed.

提出了基于奇异值分解、采用泽尼克多项式拟合干涉波前的算法,该算法直接从线性方程组入手,对矩阵进行奇异值分解分解,在求解逆矩阵的过程中,采用阈值法对奇异值的倒数进行非常规的置换(∞→0),可直接得到系数向量。理论分析和实验证明,相对于传统的格拉姆施密特正交法,该算法可首先通过求解条件数判断线性方程矩阵是否奇异,对于解决病态方程组或奇异矩阵的最小二乘问题,有很好的稳定性,避免了由最小二乘构造的法方程组出现病态而引入的计算误差,且易于编程。