基于RANSAC算法的声光可调谐滤波器成像系统对齐误差校正方法

《IEEE Photonics Journal》：RANSAC-Enhanced Calibration of Alignment Errors in Acousto-Optic Tunable Filter Imaging Systems

　　

摘要：

在声光可调谐滤波器成像系统中，基于模型的光谱校正需要精确校准对准误差，尤其是在宽视野应用中。实际上，实验得到的频率响应数据常常会受到激光不稳定、场强依赖的衍射效率变化以及非理想峰值拟合等因素导致的异常值影响，由于对准误差与图像平面频率响应之间存在强烈的非线性关系，这会严重干扰传统的最小二乘法估算。在本研究中，我们发现耦合后的对准误差会形成由系统几何结构决定的具有单一极小值的频率响应曲面，并利用这一物理约束构建了一种基于模型的稳健校准框架。该框架采用随机样本一致性算法来识别并排除异常测量值，无需假设具体的噪声分布，随后在净化后的数据集上进行约束最小二乘优化。在一种准直的中波红外AOTF成像系统上的实验验证表明，经过校准后，全场频率响应建模误差从2.4%降低到了0.3%以下。所提出的方法显著提升了对准误差补偿的稳健性和准确性，为在现实世界的测量不确定性条件下实现高精度的AOTF光谱成像提供了实用解决方案。