本发明涉及自适应光学，具体提供一种强天光背景下暗弱目标的波前探测系统。
背景技术：
1、地基大口径光学成像望远镜主要应用之一是获取空间目标高分辨率图像。自适应光学技术是地基大口径成像望远镜的核心技术，用于实时补偿大气湍流带来的成像像差，其能力直接决定了光学望远镜成像质量。受限于白天强天光背景影响，自适应光学系统一般只能在夜晚或晨昏时段工作，常规地基光电探测系统在整个白天时间段无法工作，这严重影响了空间目标的探测时效性。
2、传统地基光学望远镜自适应光学（ao）系统仅在极弱背景光环境条件下工作，即晨昏时段。相较于晨昏时段，白天ao像差校正技术面临着重重挑战，一方面由于天光背景辐射强，光电探测器件极易饱和，限制了光学系统的有效曝光时间，导致信号信噪比极低；另一方面是天光背景在不同子孔径乃至同一子孔径的时空分布不均匀，固定阈值算法失效。因此，shack-hartman波前传感器(shws)质心提取精度的提升，一个核心策略在于改进光学系统硬件设计，提高系统波前探测的信噪比。如使用光谱滤波结合偏振滤波方法或者结合shws与其它波前传感器的优势，但降低天光背景的同时，也导致了目标能量的衰减。另一种方法是优化阈值设定策略，以精确剔除背景干扰，如tmcog、wcog、the brightest pixelselection algorithm等阈值方法，但应用于白天时段，质心提取精度下降。
3、为了剔除波动的强天光背景干扰，提高波前探测信噪比，实现白天场景暗弱目标自适应闭环校正，获取白天高分辨率成像，目前已有的解决方案均是采用偏振、光谱滤波等目标信号调制方法增强信噪比，但在增强信噪比的同时均会造成不同程度的目标能量损失。此外，也有人提出将夏克-哈特曼波前传感器与其它波前传感器进行结合，对大尺度波前进行补偿，对小尺度波前进行高灵敏度校正，但该方法涉及夏克-哈特曼波前传感器与其它波前传感器的结合，会导致光学结构过于复杂，并且结合后也尚无法满足白天强天光背景下暗弱空间目标自适应校正的应用需求。
技术实现思路
1、本发明为解决上述问题，提供了一种强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，在短波红外波段进行波前探测，应用空间目标光谱高效透射和天光背景光谱有效阻隔的夏克哈特曼波前传感技术，可以在保持目标亮度的同时，最大限度地减少探测器接收到的背景光辐射光子能够显著提高空间目标探测的信噪比。此外，通过改进光学设计和开发新的阈值算法，针对不均匀的天光背景和短波红外波段中出现的pnhb现象进行优化。利用目标与非目标特征之间的差异，将目标从非目标中分离出来，显著提高了白天强天光背景下暗弱目标的成像分辨率。
2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
3、本发明提供的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，包括：夏克哈特曼波前传感器系统和波前探测处理单元；
4、夏克哈特曼波前传感器系统沿入射光路依次设置有：分色镜、缩束单元、微透镜阵列以及哈特曼探测器，其中，分色镜用于将短波红外波段射入夏克哈特曼波前传感器系统；缩束单元包括视场光阑，通过视场光阑约束子孔径视场，并通过微透镜阵列在哈特曼探测器上获得子孔径图像；
5、波前探测处理单元用于校正子孔径图像。
6、优选的，分色镜将1.3μm-1.7μm的短波红外波段射反射进入缩束单元。
7、优选的，缩束单元还包括第一缩束镜和第二缩束镜，第一缩束镜的后焦点与第二缩束镜的前焦点重合。
8、优选的，视场光阑的中心与第一缩束镜的后焦点及第二缩束镜的前焦点重合。
9、优选的，哈特曼探测器的探测波段为1.3μm-1.7μm。
10、优选的，波前探测处理单元通过加权自阈值局部对比度算法校正子孔径图像。
11、优选的，通过加权自阈值局部对比度算法校正子孔径图像的过程为：
12、s1：将每个子孔径图像划分为3×3形式的九单元图像块，中心位置的图像块为中心单元，中心单元外围的每个图像块为一个背景单元，根据中心单元与背景单元的灰度比值权重对中心单元内的像素进行自阈值操作；
13、s2：引入能量权重剔除子孔径图像中的pnhb噪声；
14、s3：通过质心法计算子孔径图像的质心。
15、优选的，s1中，中心单元的灰度计算方式为：
16、将以中心单元的中心像素为中心的十字区域内所有像素的灰度平均值作为中心单元的灰度。
17、优选的，s1中，每个背景单元的灰度计算方式均为：
18、去除背景单元中灰度值最大的像素，将背景单元中其余像素的灰度平均值作为背景单元的灰度。
19、优选的，能量权重为：
20、；
21、其中，为十字区域内灰度最大值，为预测值灰度，其与十字区域内灰度最小值以及灰度次极大值满足线性分布；
22、根据能量权重对中心单元内的像素加权计算为：
23、；
24、其中，为引入能量权重后获得的中心单元内的像素灰度，为自阈值操作后获得的中心单元内的像素灰度。
25、与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：
26、本发明通过分色镜对入射光波段进行特定筛选，在可高效透射空间目标光谱，且能有效阻隔天光背景光谱的短波红外波段应用夏克哈特曼波前传感器系统（shws），相较于传统应用于可见光波段的shws，短波红外波段的天空背景辐射功率远低于可见光波段，天光背景对探测目标影响较小，因此，本发明能够保证目标具有较高亮度的同时，最大限度地减少探测器接收背景光辐射光子，从而显著提高空间目标探测的信噪比。
27、本发明在缩束光路中增设了视场光阑，并设定视场光阑位置，抑制子孔径间串扰，约束每个子孔径的视场，极大幅度地抑制了白天强天光背景对哈特曼波前传感器的影响，提高了系统的光学性能。
28、此外，本发明设计了新的阈值算法，针对不均匀天光背景与短波红外波段存在的高亮像素点噪声（pixel sized noises with high brightness，pnhb）现象，通过局部对比度自阈值操作和能量权重判断，抑制了背景噪声和探测器响应偏差，利用目标与非目标特征的差异性，将目标与非目标分离，剔除了各类噪声与背景干扰，实现了暗弱空间目标的有效自适应闭环校正，提高了波前探测过程中子孔径图像的质心提取精度。
1.一种强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，包括：夏克哈特曼波前传感器系统和波前探测处理单元；
2.如权利要求1所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述分色镜将1.3μm-1.7μm的短波红外波段射反射进入所述缩束单元。
3.如权利要求1所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述缩束单元还包括第一缩束镜和第二缩束镜，所述第一缩束镜的后焦点与所述第二缩束镜的前焦点重合。
4.如权利要求3所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述视场光阑的中心与所述第一缩束镜的后焦点及所述第二缩束镜的前焦点重合。
5.如权利要求1所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述哈特曼探测器的探测波段为1.3μm-1.7μm。
6.如权利要求1所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述波前探测处理单元通过加权自阈值局部对比度算法校正所述子孔径图像。
7.如权利要求6所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，通过加权自阈值局部对比度算法校正所述子孔径图像的过程为：
8.如权利要求7所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述s1中，所述中心单元的灰度计算方式为：
9.如权利要求7所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述s1中，每个所述背景单元的灰度计算方式均为：
10.如权利要求7所述的强天光背景下暗弱目标的波前探测系统，其特征在于，所述能量权重为：