大气湍流成像的实时密集场相位到空间仿真
图像与视频处理
2022-10-14 v1 天体物理仪器与方法
摘要
大气湍流的数值仿真是开发用于解决远距离成像逆问题的计算技术的最大瓶颈之一。经典的 split-step 方法基于数值波传播，将传播路径分割为许多段，并通过 Fresnel 积分逐段对每个像素单独传播。对于更大图像，这种重复计算愈发耗时。因此，split-step 仿真通常仅在稀疏点网格上进行，再插值到其他像素。即便如此，该计算对于实时应用仍很昂贵。本文提出一种新仿真方法，可在密集点网格上实现实时处理。基于近期发展的多孔径模型与相位到空间变换，我们克服了从 Zernike 相关张量抽取随机样本的内存瓶颈。我们表明 Zernike 模态的互相关对随机样本统计贡献可忽略。通过近似 Zernike 张量中的这些互相关块，我们恢复了张量的齐次性，从而支持基于 Fourier 的随机采样。在 图像上，新仿真器在密集场上每帧耗时 0.025 秒。在 图像上，split-step 方法需约 13 小时仿真，而新仿真器约每帧 60 秒运行。
引用
@article{arxiv.2210.06713,
title = {Real-Time Dense Field Phase-to-Space Simulation of Imaging through Atmospheric Turbulence},
author = {Nicholas Chimitt and Xingguang Zhang and Zhiyuan Mao and Stanley H. Chan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.06713},
year = {2022}
}