Implementación de FPGA de Sensado de Frente de Onda Shack-Hartmann utilizando el Método de Centro de Gravedad Basado en Flujo para Estimación de Centroides
Autores: Kong, Fanpeng; Cegarra Polo, Manuel; Lambert, Andrew
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Implementación de FPGA de Sensado de Frente de Onda Shack-Hartmann utilizando el Método de Centro de Gravedad Basado en Flujo para Estimación de Centroides
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Arquitectura rápida y reconfigurable
Sensado de frente de onda Shack-Hartmann
Dispositivos FPGA
Centro de gravedad
Rango dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Presentamos una arquitectura rápida y reconfigurable para la detección de frentes de onda Shack-Hartmann implementada en dispositivos FPGA utilizando un centro de gravedad basado en flujos para medir los desplazamientos de los puntos. Al calcular el centro de gravedad alrededor de cada píxel entrante con una ventana óptima que coincida con el tamaño del punto, se evita el compromiso común entre errores de ruido y sesgo y rango dinámico debido al tamaño de la ventana existente en los métodos convencionales de centro de gravedad. Además, la precisión de la estimación del centroide no se ve comprometida cuando el punto se mueve o incluso cruza el límite de la subapertura, lo que conduce a un aumento del rango dinámico. El cálculo del centroide comienza mientras se leen los valores de píxel de un sensor de imagen y cálculos adicionales como la pendiente y la reconstrucción parcial del frente de onda siguen inmediatamente cuando los centroides de la subapertura están listos. El resultado es un sistema de detección de frentes de onda en tiempo real con una latencia muy baja y una alta precisión de medición factible para apuntar a dispositivos FPGA de bajo costo. Esta arquitectura proporciona una solución prometedora que puede hacer frente a múltiples objetos objetivo y funcionar en escintilación moderada.
Descripción
Presentamos una arquitectura rápida y reconfigurable para la detección de frentes de onda Shack-Hartmann implementada en dispositivos FPGA utilizando un centro de gravedad basado en flujos para medir los desplazamientos de los puntos. Al calcular el centro de gravedad alrededor de cada píxel entrante con una ventana óptima que coincida con el tamaño del punto, se evita el compromiso común entre errores de ruido y sesgo y rango dinámico debido al tamaño de la ventana existente en los métodos convencionales de centro de gravedad. Además, la precisión de la estimación del centroide no se ve comprometida cuando el punto se mueve o incluso cruza el límite de la subapertura, lo que conduce a un aumento del rango dinámico. El cálculo del centroide comienza mientras se leen los valores de píxel de un sensor de imagen y cálculos adicionales como la pendiente y la reconstrucción parcial del frente de onda siguen inmediatamente cuando los centroides de la subapertura están listos. El resultado es un sistema de detección de frentes de onda en tiempo real con una latencia muy baja y una alta precisión de medición factible para apuntar a dispositivos FPGA de bajo costo. Esta arquitectura proporciona una solución prometedora que puede hacer frente a múltiples objetos objetivo y funcionar en escintilación moderada.