高阶天文自适应光学系统中用于空间频率域波前重建的抗混叠维纳滤波

过去十年间，用于天文自适应光学系统的计算高效波前重建技术取得了巨大发展。在空间频率（傅里叶）域中开发的算法，尤其对于高对比度成像系统，引起了广泛关注。本文提出了维纳滤波器（旨在最大化斯特列尔比），并进一步推导了抗混叠维纳滤波器的公式，该滤波器能最优地考虑在传感（即离散采样）过程中折叠到带内的高阶波前项。我们采用连续空间频率表示来描述正向测量算子，并在显式考虑混叠的情况下推导出维纳滤波器。我们进一步研究了重建波前、测量噪声和混叠传播系数随系统阶数的变化，并与使用最小二乘滤波器的经典估计进行了比较。针对高对比度系统，我们给出了基于一组夏克-哈特曼波前传感器正向模型（使用稀疏和非稀疏表示）的可实现性能结果，并计算了点扩散函数的原始强度。我们发现，对于一个32x32单共轭自适应光学系统，混叠传播系数约为最小二乘滤波器的60%，而噪声传播约为80%。在H波段，整个视场的对比度可实现高达2倍的改善。对于当前和下一代高对比度成像仪，尽管抗混叠维纳滤波能更好地抑制混叠，但不能作为独立方法使用，因此必须与在图像实际形成之前部署的光学空间滤波器结合使用。