一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法
专利汇可以提供一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于多点函数拟合的波前反馈控制 算法 ，属于安全认证技术以及光学成像技术领域；本发明针对现有波前反馈控制算法收敛速度慢的问题，提出一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，采用多点函数拟合的方法来获得当前调制单元 相位 的最优值，每次 迭代 中最少只需3次测量即可获得调制相位的最优值；同时，本发明结合了连续序列算法与分区算法，前期采用分区算法能够快速提高目标 位置 光强，当目标位置获得较大光强时改用连续序列算法。本发明提出的算法不仅提高了抗噪性能和最终光强增强因子，而且大大地提高了收敛速度，在光学PUF量子认证、光学成像等技术领域具有良好的应用前景。，下面是一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法专利的具体信息内容。
1.一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将空间光调制器划分为N个网格单元，N值由所需最终聚焦光强来确定；
（2）采用分区算法，随机选取m个网格单元，将m个网格单元的调制相位均分别叠加相同的相位，进行n次测量，得到依次叠加的相位φ1、φ2... φn，探测器则依次记录目标位置的光强I1、I2…In；
（3）将步骤（2）得到的n组数据（φ, I）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（4）重复步骤（2）-（3），迭代次数根据具体情况而定，使目标位置光强达到迭代前光强的10倍以上；
（5）采用连续序列算法，按照空间位置顺序选定一个网格单元，进行n次测量，依次加载相位φ1, φ2...φn，探测器依次记录目标位置的光强I1’, I2’…In’；
（6）将步骤（5）得到的n组数据（φ, I’）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（7）按空间位置顺序，依次对每个网格单元进行步骤（5）-（6），直至目标位置光强开始收敛或者达到目标值；
其中，2≤m≤N/2，n≥3。
2.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，所述空间光调制器与探测器均通过计算机控制，计算机根据探测器记录反馈的结果来调节空间光调制器的相位。
3.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，所述空间光调制器为相位型空间光调制调制器，是反射型或者透射型。
4.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，所述探测器记录的是目标位置的光强或者光子数。
5.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，步骤（3）和步骤（6）中均通过多点函数拟合的方法来得到调制相位的最优值。
6.根据权利要求5所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，采用多点函数拟合的方法，每次迭代最少只需3次测量，即可获得调制相位的最优值。
7.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，需根据系统噪声以及具体要求，选择合适的测量次数n。
8.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，步骤（2）中采用分区算法的迭代次数需根据具体情况设定合适的值，使得收敛速度最快。
9.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，所述波前反馈控制算法用于光学PUF量子认证系统。
10.根据权利要求1所述的基于多点函数拟合的波前反馈控制算法，其特征在于，所述波前反馈控制算法用于光学成像领域。
一种基于多点函数拟合的波前反馈控制算法
技术领域
背景技术
发明内容
（1）将空间光调制器划分为N个网格单元，N值由所需最终聚焦光强来确定；
（2）采用分区算法，随机选取m个网格单元，将m个网格单元的调制相位均分别叠加相同的相位，进行n次测量，得到依次叠加的相位φ1、φ2... φn，探测器则依次记录目标位置的光强I1、I2…In；
（3）将步骤（2）得到的n组数据（φ, I）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（4）重复步骤（2）-（3），迭代次数根据具体情况而定，使目标位置光强达到迭代前光强的10倍以上；
（5）采用连续序列算法，按照空间位置顺序选定一个网格单元，进行n次测量，依次加载相位φ1, φ2...φn，探测器依次记录目标位置的光强I1’, I2’…In’；
（6）将步骤（5）得到的n组数据（φ, I’）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（7）按空间位置顺序，依次对每个网格单元进行步骤（5）-（6），直至目标位置光强开始收敛或者达到目标值；
其中，2≤m≤N/2，n≥3。
当前调制单元产生的光场振幅为：
则目标位置光强为：
若当前调制单元加载相位Δφ时，则
将 依次加载至当前调制单元，探测器依次测得目标位置光强I1、I2…In，然
后将这n组数据 按照公式(4)进行函数拟合，即可得到φ1-φ2的值。将当前调制单元加载相位φ1-φ2，则目标位置光强I可以获得最大值。采用多点函数拟合的方法，最少只需3组数据 就可以拟合得到φ1-φ2，即每次迭代中最少只需进行3次测量就可以得到当前调制单元的最优相位值，大大地减少了空间光调制器的调节次数。同时，该方法获得调制相位的最优值更加准确，需要的迭代次数更少，大大地提高了收敛速度，得到最大光强也会更高。
2、本发明提出了采用连续序列与分区两种算法结合的方法，初始阶段采用分区算法，受系统噪声影响很小，能够快速提高目标位置光强，当目标位置获得较大光强时改用连续序列算法，可使目标位置最终获得较强的光场，有效地提高了算法的抗噪性能和收敛速度。
附图说明
图3是采用本发明的不透明物成像系统示意图；
图4是平行光透过随机散射介质后形成的散斑图像；
图5是采用本发明调制后，光束透过随机散射介质形成的光强分布图；
图6是采用传统连续序列算法，光强增强因子随迭代次数的变化曲线；
图7是采用基于多点函数拟合的连续序列算法，光强增强因子随迭代次数的变化曲线；
图8是采用基于多点函数拟合的连续序列算法，在不同系统噪声下，光强增强因子随迭代次数的变化曲线；
图9是将基于多点函数拟合的分区算法和连续序列算法相结合，光强增强因子随迭代次数的变化曲线。
具体实施方式
（2）采用分区算法，随机选取m个网格单元，将m个网格单元的调制相位均分别叠加相同的相位，进行n次测量，得到依次叠加的相位φ1、φ2... φn，探测器则依次记录目标位置的光强I1、I2…In；
（3）将步骤（2）得到的n组数据（φ, I）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（4）重复步骤（2）-（3），迭代次数根据具体情况而定，使目标位置光强达到迭代前光强的10倍以上；
（5）采用连续序列算法，按照空间位置顺序选定一个网格单元，进行n次测量，依次加载相位φ1, φ2...φn，探测器依次记录目标位置的光强I1’, I2’…In’；
（6）将步骤（5）得到的n组数据（φ, I’）按照三角函数进行拟合得到拟合曲线，通过拟合曲线获得调制相位的最优值；
（7）按空间位置顺序，依次对每个网格单元进行步骤（5）-（6），直至目标位置光强开始收敛或者达到目标值；
其中，2≤m≤N/2，n≥3。
光源201，产生认证系统所需的激励光信号；
PUF 202，作为认证系统的认证凭据，当激励光信号入射到PUF202时会生成特定的响应光信号；
空间光调制器203，用于对PUF202的响应光进行波前调制，将其调制为平面光；
透镜204，用于将空间光调制器203调制后的响应光聚焦，若调制后的响应光为平面光则可聚焦到目标位置，若调制后的响应光不为平面光则形成散斑；
探测器205，用于探测目标位置处光强或者光子数；
波前反馈控制算法206，用于注册过程中根据探测器205反馈的结果，对空间光调制器
203进行调节，直至将响应光调制成平面光，使其能够被透镜204聚焦到目标位置，从而间接获得响应光的波前信息。
3所示，包括：
光源301；
空间光调制器302，用于对光源301的输出光进行波前调制；
随机散射介质303；
探测器304，用于探测目标位置的光强或者光子数；
波前反馈控制算法305，用于根据探测器304反馈的结果来调节空间光调制器302，直至使目标位置的光强达到最大。
随机散射介质303用N×M的传输矩阵来表示，其矩阵元的模服从圆高斯分布，相位服从0~2π范围内的均匀分布。图4是平面光经过随机散射介质303后形成的散斑分布图，其中光强分布的平均值为
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