贾皓丽 沈建新* 钮赛赛

1(南京航空航天大学机电学院，南京 210016)2(上海航天控制技术研究所，上海 200233)

人眼眼底成像系统中自适应光学像差校正控制模型研究

贾皓丽1沈建新1*钮赛赛2

1(南京航空航天大学机电学院，南京 210016)2(上海航天控制技术研究所，上海 200233)

对于自适应光学人眼眼底成像系统，由于人眼波前像差具有动态特性，为获得清晰、高分辨率的眼底图像，变形镜必须能够实时跟踪并补偿人眼中随时间变化的像差信息。本研究探讨自适应光学像差校正控制技术，基于自动控制理论建立自适应光学连续系统模型，分析基于纯积分、比例-积分和Smith预补偿控制器下的控制系统模型及其控制性能。在自行构建的成像系统自适应光学平台上，对10只受试人眼动态像差样本进行像差校正实验。与校正前的像差((0.862±0.088)λ，λ为0.785 μm)比较，纯积分控制、PI控制和Smith预补偿控制这3种方法的校正后像差((0.154±0.033)λ、(0.133±0.026)λ、(0.103±0.011)λ)均显著降低(P<0.05)，表明各种控制器的像差校正系统均具备一定的像差校正能力。单因素方差分析的结果表明，Smith预补偿控制的校正后像差显著低于纯积分控制和PI控制方法，表明Smith预补偿控制器下校正后的像差具有最大的显著差异，即具有最好的像差校正效果。Smith预补偿控制模型可为实时校正人眼动态像差进而获取人眼眼底图像提供理论依据。

自适应光学；人眼像差；像差校正；Smith预补偿控制器

引言

人眼光学系统十分复杂，人眼像差是限制眼底成像设备对眼底清晰成像的主要因素[1-2]。在成像过程中，借助自适应光学技术，在理论上可以有效地校正从眼底出射的畸变波前，从而获得清晰的眼底图像[3-5]。但是要补偿随时间动态变化的畸变波前，像差的实时校正效果会受到较大限制，特别是在人眼自适应光学中，对眼底的高分辨率成像非常不利[6]。

自适应光学控制系统通常是一个延迟控制系统[7]。一方面，会导致波前传感器探测得到的波前信息不能实时准确地反映残余波前的信息；……