一种波前传感器物理参数的标定系统、方法及装置

1.本技术涉及光学测量领域技术领域，具体涉及一种波前传感器物理参数的标定系统、方法及装置。


背景技术：

2.波前传感器是一种相对波前测量仪器，能够检测波面形状，被广泛应用于天文学、高能激光、眼底成像、光通信和光学检测等领域。
3.为了得到高精度的波前传感器就必须对其物理参数进行标定。物理参数对其测量精度有着很大的影响，由于厂家在生产过程中势必会引入一些误差，物理参数的出厂设计值和真实值之间会存在一定差别，直接将出厂设计值当作其真实值来用，无法实现波前的高精度测量。
4.因此，由于现有技术手段的缺失，亟需一种有效的波前传感器物理参数的标定方法及装置，对波前传感器的物理参数进行高精度的标定。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种波前传感器物理参数的标定系统、方法及装置，解决了由于现有技术手段的缺失，无法对波前传感器的物理参数进行高精度标定的技术问题。
6.一方面，提供了一种波前传感器物理参数的标定系统，所述系统包括：球面波发生装置、待标定的波前传感器以及数据处理器，所述球面波发生装置包括：激光器、会聚透镜以及球面波发生器；
7.所述激光器，用于输出激光，输出的所述激光通过所述会聚透镜聚焦至所述球面波发生器上；
8.所述球面波发生器，用于当接收到所述激光时产生球面波，所述球面波发生器与所述会聚透镜的焦点重合；
9.所述待标定的波前传感器，用于对所述球面波进行检测，并产生与所述球面波相应的光斑阵列图像；
10.所述数据处理器，用于获取波前传感器中的微透镜阵列的子透镜尺寸与波前传感器中的探测器的像素尺寸之间的比例关系，基于所述比例关系获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的约束关系，并对所述约束关系进行分步迭代求解，获取所述物理参数的近似值；所述物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
11.所述数据处理器，还用于基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
12.在一种可能的实现方式中，所述球面波发生装置还包括：玻璃基板；
13.所述玻璃基板设置于所述会聚透镜的焦面上，所述球面波发生器固定在所述玻璃
基板上，与所述会聚透镜的焦点重合；
14.所述球面波发生器为纳米颗粒。
15.在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：位移平台，所述位移平台包括滑块、直线导轨及光栅尺，所述位移平台用于实现所述球面波与所述波前传感器的对准操作；
16.其中，所述球面波发生装置固定于所述滑块上，所述待标定的波前传感器固定于所述直线导轨上；
17.所述光栅尺设置于所述直线导轨的侧面上，光栅读数头固定于所述滑块上。
18.又一方面，提供了一种波前传感器物理参数的标定方法，所述方法由波前传感器物理参数的标定系统中的数据处理器执行，所述系统包括：球面波发生装置、待标定的波前传感器以及所述数据处理器，所述球面波发生装置包括：激光器、会聚透镜以及球面波发生器；其中，所述激光器，用于输出激光，输出的所述激光通过所述会聚透镜聚焦至所述球面波发生器上；所述球面波发生器，用于当接收到所述激光时产生球面波，所述球面波发生器与所述会聚透镜的焦点重合；所述待标定的波前传感器，用于对所述球面波进行检测，并产生与所述球面波相应的光斑阵列图像；
19.所述方法包括：
20.获取波前传感器中的微透镜阵列的子透镜尺寸与波前传感器中的探测器的像素尺寸之间的比例关系；
21.基于所述比例关系获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的约束关系；
22.对所述约束关系进行分步迭代求解，获取所述物理参数的近似值；所述物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
23.基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
24.在一种可能的实现方式中，所述基于所述比例关系获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的约束关系，包括：
25.通过如下公式获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的初始约束关系：
[0026][0027][0028]
其中，q表示所述光斑阵列图像中的阵列间距，r表示球面波的曲率半径，p表示为微透镜阵列的子透镜尺寸，f表示微透镜阵列的焦距，n表示探测器的像素个数，s表示探测器的像素尺寸，ni表示纳米颗粒在不同位置时，所对应的不同光斑间距，i∈[1,k]，li表示纳米颗粒在不同位置时与直线导轨上的目标参照点之间的距离，l0表示探测器与所述目标参照点之间的距离，p、f、n、s均为该物理参数；
[0029]
基于所述初始约束关系及所述比例关系，获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的目标约束关系。
[0030]
在一种可能的实现方式中，通过如下公式对所述目标约束关系进行表示：
[0031][0032]
其中，w表示微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例。
[0033]
在一种可能的实现方式中，所述对所述约束关系进行分步迭代求解，获取所述物理参数的近似值，包括：
[0034]
通过第一子目标约束关系式及第二子目标约束关系式对所述目标约束关系进行分步表示；
[0035]
通过如下公式对所述第一子目标约束关系式进行表示：
[0036][0037]
通过如下公式对所述第二子目标约束关系式进行表示：
[0038][0039]
分别对所述第一子目标约束关系式及所述第二子目标约束关系式进行迭代求解，获取所述物理参数的近似值。
[0040]
再一方面，提供了一种波前传感器物理参数的标定装置，所述装置包括：
[0041]
比例关系获取模块，用于获取微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例关系；
[0042]
约束关系式获取模块，用于基于所述比例关系获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的约束关系；
[0043]
近似值获取模块，用于对所述约束关系进行分步迭代求解，获取所述物理参数的近似值；所述物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
[0044]
最终标定值获取模块，用于基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
[0045]
在一种可能的实现方式中，所述约束关系式获取模块，包括：
[0046]
初始约束关系获取子模块，用于通过如下公式获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的初始约束关系：
[0047][0048][0049]
其中，q表示所述光斑阵列图像中的阵列间距，r表示球面波的曲率半径，p表示为微透镜阵列的子透镜尺寸，f表示微透镜阵列的焦距，n表示探测器的像素个数，s表示探测器的像素尺寸，ni表示纳米颗粒在不同位置时，所对应的不同光斑间距，i∈[1,k]，li表示纳米颗粒在不同位置时与直线导轨上的目标参照点之间的距离，l0表示探测器与所述目标参照点之间的距离，p、f、n、s均为该物理参数；
[0050]
目标约束关系获取子模块，用于基于所述初始约束关系及所述比例关系，获取所述光斑阵列图像与所述波前传感器的物理参数之间的目标约束关系。
[0051]
在一种可能的实现方式中，所述目标约束关系获取子模块，还用于：通过如下公式对所述目标约束关系进行表示：
[0052][0053]
其中，w表示微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例。
[0054]
在一种可能的实现方式中，所述近似值获取模块，还用于：
[0055]
通过第一子目标约束关系式及第二子目标约束关系式对所述目标约束关系进行分步表示；
[0056]
通过如下公式对所述第一子目标约束关系式进行表示：
[0057][0058]
通过如下公式对所述第二子目标约束关系式进行表示：
[0059][0060]
分别对所述第一子目标约束关系式及所述第二子目标约束关系式进行迭代求解，获取所述物理参数的近似值。
[0061]
又一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括数据处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述数据处理器加载并执行以实现如上述的一种波前传感器物理参数的标定方法。
[0062]
再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如上述的一种波前传感器物理参数的标定方法。
[0063]
本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0064]
通过球面波发生装置产生出高精度的球面波作为参考波，待标定的波前传感器对该球面波进行检测，并产生与之相应的光斑阵列图像，数据处理器通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，很好的克服了各物理参数之间的非线性的问题，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，大大的提高了标定后波前传感器的测量精度。
附图说明
[0065]
为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0066]
图1是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定系统的结构示意图。
[0067]
图2是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定系统的结构示意图。
[0068]
图3是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定方法的方法流程图。
[0069]
图4根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定装置的结构方框图。
[0070]
图5示出了本技术一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
[0071]
下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0072]
应理解，在本技术实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
[0073]
图1是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定系统的结构示意图。该系统包括球面波发生装置110、待标定的波前传感器120以及数据处理器130。
[0074]
可选的，该球面波发生装置110包括：激光器111、会聚透镜112以及球面波发生器113。
[0075]
可选的，该激光器111，用于输出激光，输出的该激光通过该会聚透镜112聚焦至该球面波发生器113上。
[0076]
可选的，该激光器111用于发射激光，该激光器111的发射端通过光纤耦合器与单模光纤相连，单模光纤的中心玻璃芯很细(芯径一般为8μm-10μm)，用于传一种模式的光纤。
[0077]
可选的，该球面波发生器113，用于当接收到该激光时产生球面波，该球面波发生器113与该会聚透镜112的焦点重合。
[0078]
可选的，该球面波发生器113可以为纳米颗粒，该纳米颗粒在接收到该激光时会生成超高精度的球面波。
[0079]
目前，在生成球面波时，往往采用以下两种方法：第一种是采用激光耦合进单模光纤，以产生球面波；第二种是利用针孔衍射，以生成球面波。在第一种方法中，由于标准单模光纤的芯径8μm-10μm，故该方法受限于光纤芯径的大小，无法产生高精度的球面波，从而影响待标定的波前传感器物理参数的标定精度。第二种方法相比于第一种方法，针孔的直径小于单模光纤的芯径，根据针孔衍射理论可知，针孔直径越小，产生的球面波的波前误差越小，但针孔加工难度也随着针孔直径的缩小而变大，球面波能量损失也就会越严重，可能致使待标定的波前传感器无法响应，最终无法完成高精度的标定。
[0080]
而纳米颗粒的尺寸远远小于纤芯直径和针孔孔径的大小，很好的解决了光纤纤芯直径大小、针孔加工难度以及能量损失等因素带来的问题，进而提高了对波前传感器的物理参数的标定精度。
[0081]
可选的，该待标定的波前传感器120，用于对该球面波进行检测，并产生与该球面波相应的光斑阵列图像。
[0082]
可选的，该待标定的波前传感器120可为哈特曼-夏克波前传感器，哈特曼-夏克波前传感器由微透镜阵列和探测器组成，每一个微透镜作为一个子孔径，当光束(即该球面波)入射到哈特曼-夏克波前传感器上时，微透镜阵列将光束分割成空间上相互独立的多个子光束(即子孔径)，并分别聚焦于子孔径的焦点上，并在探测器的对应位置上形成光斑阵列图像，根据光斑阵列图像上各个子光斑的质心位置相对于无像差波前参考质心位置的偏移，来计算各子光束的波前斜率，再由所有子光束的波前斜率来重构波前和获得像差。
[0083]
可选的，该数据处理器130，用于获取波前传感器中的微透镜阵列的子透镜尺寸与波前传感器中的探测器的像素尺寸之间的比例关系，基于该比例关系获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的约束关系，并对该约束关系进行分步迭代求解，获取该物理参数的近似值；该物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
[0084]
可选的，该数据处理器130，还用于基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
[0085]
如图1所示的一种波前传感器物理参数的标定系统，可以通过球面波发生装置110中的激光器111输出激光，输出的该激光通过该会聚透镜112聚焦至该球面波发生器113上，当该球面波发生器113接收到该激光时产生球面波，该待标定的波前传感器120产生与该球面波相应的光斑阵列图像，数据处理器130通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，最终获得各物理参数的实际值，实现对各物理参数的高精度标定。
[0086]
综上所述，通过球面波发生装置产生出高精度的球面波作为参考波，待标定的波前传感器对该球面波进行检测，并产生与之相应的光斑阵列图像，数据处理器通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，很好的克服了各物理参数之间的非线性的问题，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，大大的提高了标定后波前传感器的测量精度。
[0087]
图2是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定系统的结构示意图。该系统包括球面波发生装置210、待标定的波前传感器220、数据处理器230以及位移平台240。
[0088]
可选的，该球面波发生装置210包括：激光器211、会聚透镜212、球面波发生器213以及玻璃基板214。
[0089]
可选的，该激光器211，用于输出激光，输出的该激光通过该会聚透镜212聚焦至该球面波发生器213上。
[0090]
可选的，该球面波发生器213，用于当接收到该激光时产生球面波，该球面波发生器213与该会聚透镜212的焦点重合。
[0091]
可选的，该球面波发生器213可以为纳米颗粒，该纳米颗粒在接收到该激光时会生成超高精度的球面波，纳米颗粒的尺寸远远小于纤芯直径和针孔孔径的大小，可以很好的解决了光纤纤芯直径大小、针孔加工难度以及能量损失等因素带来的问题，进而提高了对
波前传感器的物理参数的标定精度。
[0092]
可选的，该玻璃基板214设置于该会聚透镜212的焦面上，该球面波发生器213固定在该玻璃基板214上，与该会聚透镜212的焦点重合。
[0093]
可选的，将纳米颗粒(即该球面波发生器213)固定在该玻璃基板214上，使其与会聚透镜212的焦点重合，激光器211输出的激光经该会聚透镜212聚焦至纳米颗粒(即该球面波发生器213)上，纳米颗粒(即该球面波发生器213)具有相当强的偶极子响应，并能同时抑制高阶多极子，在激光的撞击下可产生偶极辐射，进而可产生超高精度的球面波。
[0094]
可选的，该待标定的波前传感器220，用于对该球面波进行检测，并产生与该球面波相应的光斑阵列图像。
[0095]
可选的，该待标定的波前传感器220可为哈特曼-夏克波前传感器。
[0096]
可选的，该位移平台240包括滑块241、直线导轨242及光栅尺243，该位移平台240用于实现该球面波与该波前传感器的对准操作。其中，该球面波发生装置210固定于该滑块241上，该待标定的波前传感器220固定于该直线导轨242上。该光栅尺243设置于该直线导轨242的侧面上，光栅读数头固定于该滑块上。
[0097]
可选的，该光栅尺243是光栅的其中一种，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，其常用于直线位移或者角位移的检测，而其测量输出的信号为数字脉冲。光栅尺243的关键部位就是光栅读数头，它是由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。
[0098]
可选的，该滑块241带动该球面波发生装置210移动，当该球面波发生装置210在任意位置时，该位移平台240通过该光栅尺243及光栅读数头实现该球面波与该波前传感器的对准操作。
[0099]
可选的，该数据处理器230，用于获取波前传感器中的微透镜阵列的子透镜尺寸与波前传感器中的探测器的像素尺寸之间的比例关系，基于该比例关系获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的约束关系，并对该约束关系进行分步迭代求解，获取该物理参数的近似值；该物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
[0100]
可选的，该数据处理器230，还用于基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
[0101]
综上所述，通过球面波发生装置产生出高精度的球面波作为参考波，待标定的波前传感器对该球面波进行检测，并产生与之相应的光斑阵列图像，数据处理器通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，很好的克服了各物理参数之间的非线性的问题，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，大大的提高了标定后波前传感器的测量精度。
[0102]
图3是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定方法的方法流程图。该方法由波前传感器物理参数的标定系统中的数据处理器执行，该数据处理器可以是如图1中所示的数据处理器130。如图5所示，该方法可以包括如下步骤：
[0103]
步骤s301、获取波前传感器中的微透镜阵列的子透镜尺寸与波前传感器中的探测
器的像素尺寸之间的比例关系。
[0104]
在一种可能的实现方式中，通过如下公式获取该比例关系：
[0105][0106]
其中，w表示微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例，w为具体数值，s表示探测器的像素尺寸，上述公式是由微透镜阵列的子透镜尺寸p与探测器的像素尺寸s的紧耦合关系获取的。
[0107]
步骤s302、基于该比例关系获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的约束关系。
[0108]
在一种可能的实现方式中，通过如下公式获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的初始约束关系：
[0109][0110][0111]
其中，q表示该光斑阵列图像中的阵列间距，r表示球面波的曲率半径，p表示为微透镜阵列的子透镜尺寸，f表示微透镜阵列的焦距，n表示探测器的像素个数，s表示探测器的像素尺寸，ni表示纳米颗粒在不同位置时，所对应的不同光斑间距，i∈[1,k]，li表示纳米颗粒在不同位置时与直线导轨上的目标参照点(该参照点可随意获取)之间的距离，l0表示探测器与直线导轨上的目标参照点(该参照点可随意获取)之间的距离，因此，l
i-l0为纳米颗粒在不同位置时与探测器之间的距离(即该纳米颗粒产生球面波的长度)，p、f、n、s均为该物理参数；
[0112]
基于该初始约束关系及该比例关系，获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的目标约束关系。
[0113]
进一步的，公式(1)可由波前探测器所获取的光斑阵列图像与物理参数之间的约束关系获取，公式(2)表现了纳米颗粒在不同位置时，测量得到不同光斑间距与物理参数之间的初始约束关系，因此，对系统的标定过程，即可转变微透镜阵列的焦距f，微透镜阵列的子透镜尺寸p，探测器的像素尺寸s，探测器与该目标参照点之间的距离l0四个物理参数的求解问题。
[0114]
进一步的，上述四个物理参数的求解问题可以转变为如下最小二乘问题：
[0115][0116]
理论上，至少需要4个方程才能对上述公式(3)求解，即至少需要纳米颗粒在4个不同位置处来测量光斑间距，为减小系统的非线性及测量噪声的影响，我们可以选择纳米颗粒在20个不同位置处进行图像采样。
[0117]
在一种可能的实现方式中，通过如下公式对该目标约束关系进行表示：
[0118][0119]
其中，w表示微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例。
[0120]
进一步的，由于该纳米颗粒在不同位置时所对应的光斑间距ni与其它参数不是线
性关系，无法直接进行最小二乘拟合，而比例w的引入解决了该问题。
[0121]
步骤s303、对该约束关系进行分步迭代求解，获取该物理参数的近似值；该物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数。
[0122]
在一种可能的实现方式中，通过第一子目标约束关系式及第二子目标约束关系式对该目标约束关系进行分步表示；
[0123]
通过如下公式对该第一子目标约束关系式进行表示：
[0124][0125]
通过如下公式对该第二子目标约束关系式进行表示：
[0126][0127]
分别对该第一子目标约束关系式及该第二子目标约束关系式进行迭代求解，获取该物理参数的近似值。
[0128]
进一步的，可以先对比例w进行固定(即先获取比例w的初始值)，比例w的初始值为微透镜阵列的子透镜尺寸的出厂设计值与探测器的像素尺寸的出厂设计值之间的比例值，通过公式(5)对微透镜阵列的焦距f和探测器与该目标参照点之间的距离l0进行求解，接着，固定该微透镜阵列的焦距f和该探测器与该目标参照点之间的距离l0，通过公式(6)求解比例w。如此迭代3次后，w、f和l0会收敛到可以接受的精度范围内，又因为比例w代表了微透镜阵列的子透镜尺寸p与探测器的像素尺寸s之间的比例关系，比例w得出近似值的话，微透镜阵列的子透镜尺寸p与探测器的像素尺寸s也会相应得出近似值。
[0129]
进一步的，也可以先对微透镜阵列的焦距f或探测器与该目标参照点之间的距离l0进行固定(即先获取f或l0的初始值)，f的初始值为微透镜阵列的焦距的出厂设计值，l0的初始值为预先测量的探测器与该目标参照点之间的距离，当先固定微透镜阵列的焦距f时，则通过公式(5)及公式(6)对w及l0进行先求解，再迭代出w、f和l0三者的近似值；当先固定探测器与该目标参照点之间的距离l0时，则通过公式(5)及公式(6)对w及f进行先求解，再迭代出w、f和l0三者的近似值。
[0130]
步骤s304、基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
[0131]
在一种可能的实现方式中，将步骤s303获取的各个物理参数(微透镜阵列的焦距f、探测器与该目标参照点之间的距离l0、以及比例w)的近似值带入到现有的波前复原程序，获取波前传感器的测量波前，并测量球面波(参考波)的原始波前，将该测量波前及原始波前进行波前复原精度的分析，获取该测量波前的波前复原精度，当该波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将该近似值确定为最终标定值；当该波前复原精度不符合目标复原精度需求时，则重复s301到s303的操作，直至波前复原精度符合目标复原精度需求，结束标定过程。
[0132]
进一步的，若选择纳米颗粒在20个不同位置处进行图像采样，则步骤s303获取的各个物理参数(微透镜阵列的焦距f、探测器与该目标参照点之间的距离l0、以及比例w)的近似值就有对应的20个，对该20个近似值进行波前复原精度的分析，从中获取符合目标复
原精度需求的最终标定值。该目标复原精度需求根据实际应用场景及实际需要进行预先设置。
[0133]
综上所述，通过球面波发生装置产生出高精度的球面波作为参考波，待标定的波前传感器对该球面波进行检测，并产生与之相应的光斑阵列图像，数据处理器通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，很好的克服了各物理参数之间的非线性的问题，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，大大的提高了标定后波前传感器的测量精度。
[0134]
图4是根据一示例性实施例示出的一种波前传感器物理参数的标定装置的示意图，该装置包括：该装置包括：
[0135]
比例关系获取模块401，用于获取微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例关系；
[0136]
约束关系式获取模块402，用于基于该比例关系获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的约束关系；
[0137]
近似值获取模块403，用于对该约束关系进行分步迭代求解，获取该物理参数的近似值；该物理参数包括：微透镜阵列的焦距、微透镜阵列的子透镜尺寸、探测器的像素尺寸及像素个数；
[0138]
最终标定值获取模块404，用于基于所述物理参数的近似值，获取所述波前传感器的测量波前，并基于原始波前获取所述测量波前的波前复原精度，当所述波前复原精度符合目标复原精度需求时，则将所述近似值确定为最终标定值。
[0139]
在一种可能的实现方式中，该约束关系式获取模块402，包括：
[0140]
初始约束关系获取子模块，用于通过如下公式获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的初始约束关系：
[0141][0142][0143]
其中，q表示该光斑阵列图像中的阵列间距，r表示球面波的曲率半径，p表示为微透镜阵列的子透镜尺寸，f表示微透镜阵列的焦距，ni表示纳米颗粒在不同位置时，所对应的不同光斑间距，i∈[1,k]，li表示纳米颗粒在不同位置时与直线导轨上的目标参照点之间的距离，l0表示探测器与所述目标参照点之间的距离，p、f、n、s均为该物理参数；
[0144]
目标约束关系获取子模块，用于基于该初始约束关系及该比例关系，获取该光斑阵列图像与该波前传感器的物理参数之间的目标约束关系。
[0145]
在一种可能的实现方式中，该目标约束关系获取子模块，还用于：通过如下公式对该目标约束关系进行表示：
[0146][0147]
其中，w表示微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的比例。
[0148]
在一种可能的实现方式中，该近似值获取模块403，还用于：
[0149]
通过第一子目标约束关系式及第二子目标约束关系式对该目标约束关系进行分步表示；
[0150]
通过如下公式对该第一子目标约束关系式进行表示：
[0151][0152]
通过如下公式对该第二子目标约束关系式进行表示：
[0153][0154]
分别对该第一子目标约束关系式及该第二子目标约束关系式进行迭代求解，获取该物理参数的近似值。
[0155]
综上所述，通过球面波发生装置产生出高精度的球面波作为参考波，待标定的波前传感器对该球面波进行检测，并产生与之相应的光斑阵列图像，数据处理器通过微透镜阵列的子透镜尺寸与探测器的像素尺寸之间的紧耦合关系，获取两者的比例关系，很好的克服了各物理参数之间的非线性的问题，再基于该比例关系、光斑阵列图像以及各物理参数之间的约束关系对波前传感器的物理参数进行迭代求解，将各物理参数收敛到目标的精度范围内，大大的提高了标定后波前传感器的测量精度。
[0156]
请参阅图5，其是根据本技术一示例性实施例提供的一种计算机设备示意图，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的一种波前传感器物理参数的标定方法。
[0157]
其中，处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0158]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施方式中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施方式中的方法。
[0159]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0160]
在一示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0161]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0162]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。