| 题名 | 1.2m 望远镜系统的自动调焦技术研究 |
| 作者 | 杨梦雪 |
| 答辩日期 | 2023-07-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李祝莲 |
| 关键词 | 自动调焦 望远镜系统 调焦评价算法 焦点搜索算法 INDI 协议 |
| 其他题名 | Research on Automatic Focusing Technology of 1.2m Telescope System |
| 学位专业 | 天体测量与天体力学 |
| 英文摘要 | 随着各国航天活动的开展，对空间目标的探索进入了一轮新热潮。在实际的跟踪观测中，若对焦不正确，将无法获取观测目标的清晰图像。在现代信息技术的推动下，一种便捷、高效、性能优良的图像处理自动调焦技术在望远镜系统中得到了广泛使用。本论文从可行性和实用性出发研究了基于数字图像处理的自动调焦技术在云南天文台1.2m 望远镜中的应用，确保望远镜保持在最佳的光学状态以提升测距系统对空间目标的探测能力。主要开展的研究工作如下： (1) 从图像卷积的角度探究了系统离焦机制，讨论了景深等光学参数对调焦过程的影响。分析了主流调焦算法的优缺点以及适用范围，并根据调焦需求选取了对焦深度法作为调焦算法。 （2）基于望远镜的成像特点以及影响云南天文台1.2m 望远镜系统离焦的原因，设计了实现望远镜自动调焦的详细算法。算法主要包括：图像预处理、星像定心、调焦评价和焦点搜索等部分。提出了一种HFD-ICA 调焦评价算法，该算法通过对星像定心精度的改进，能够处理重度离焦的目标。通过实验证明，该算法有效地提升了焦点探测精度，满足单峰性、无偏性、稳定性、抗噪性以及实时性要求。 （3）针对不同的调焦情况，设计了迭代法、双曲线拟合法、二次函数拟合法三种焦点搜索算法。其中迭代法适用于外界因素干扰较小，离焦量不大的目标。双曲线拟合法适用于90% 的目标调焦, 其拟合的V 曲线体现了由焦点、望远镜和成像设备等构成的光学系统的特征。假如系统中能找到这样的V 型调焦模型，在实际调焦过程中计算机进行算法调用后可以节约时间成本。二次函数拟合法是对双曲拟合法的一种补充，用于双曲线拟合法失效的场景。最后设计了温度补偿模块和视宁度补偿模块来对调焦模型进一步优化，使获取到的焦点位置精度更高。 （4）实现了基于INDI 的自动调焦系统。其中硬件部分包括成像控制部件、CMOS 相机、调焦控制模块、通信模块等。软件开发基于Ubuntu 20.04.3LTS 系统，使用QT 框架，为相关天文设备(相机、调焦器等) 创建技术独立的接口，软件由数据采集、信息处理、焦点搜索以及信息传输等部分构成。软件界面操作便捷，具有灵活、稳定、安全的优点。对于Linux，使用INDI 来实现硬件通信，选择CMake 作为构建工具。经过自动调焦实验分析，表明自动调焦系统各项性能满足设计要求，能够提高望远镜观测效率。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 页码 | 0 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26395]  |
| 专题 | 云南天文台_应用天文研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨梦雪. 1.2m 望远镜系统的自动调焦技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
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