An FPGA Architecture for Extracting Real-Time Zernike Coefficients from Measured Phase Gradients

泽尼克多项式 计算机科学 现场可编程门阵列 算法 基质(化学分析) 反向 数学 波前 计算机硬件 光学 材料科学 物理 几何学 复合材料
作者
Steven Moser,Peter Lee,Adrian Podoleanu
出处
期刊:Measurement Science Review [De Gruyter Open]
卷期号:15 (2): 92-100 被引量:3
标识
DOI:10.1515/msr-2015-0014
摘要

Abstract Zernike modes are commonly used in adaptive optics systems to represent optical wavefronts. However, real-time calculation of Zernike modes is time consuming due to two factors: the large factorial components in the radial polynomials used to define them and the large inverse matrix calculation needed for the linear fit. This paper presents an efficient parallel method for calculating Zernike coefficients from phase gradients produced by a Shack-Hartman sensor and its real-time implementation using an FPGA by pre-calculation and storage of subsections of the large inverse matrix. The architecture exploits symmetries within the Zernike modes to achieve a significant reduction in memory requirements and a speed-up of 2.9 when compared to published results utilising a 2D-FFT method for a grid size of 8×8. Analysis of processor element internal word length requirements show that 24-bit precision in precalculated values of the Zernike mode partial derivatives ensures less than 0.5% error per Zernike coefficient and an overall error of <1%. The design has been synthesized on a Xilinx Spartan-6 XC6SLX45 FPGA. The resource utilisation on this device is <3% of slice registers, <15% of slice LUTs, and approximately 48% of available DSP blocks independent of the Shack-Hartmann grid size. Block RAM usage is <16% for Shack-Hartmann grid sizes up to 32×32.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
季红完成签到,获得积分10
1秒前
ly应助NattyPoe采纳,获得10
2秒前
科目三应助Lzzy采纳,获得10
2秒前
oner完成签到,获得积分10
3秒前
Ykook发布了新的文献求助10
3秒前
xie发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
阔达犀牛发布了新的文献求助20
4秒前
8秒前
瘦瘦三颜完成签到,获得积分10
9秒前
桃里里完成签到,获得积分10
10秒前
无极微光应助蒸蒸日上采纳,获得20
12秒前
ccsqm完成签到 ,获得积分10
17秒前
塑料瓶完成签到,获得积分20
20秒前
阔达犀牛完成签到,获得积分10
21秒前
懂你的菜完成签到,获得积分10
22秒前
Walden5441应助马尼拉采纳,获得10
22秒前
脑洞疼应助Hushluo采纳,获得10
23秒前
塑料瓶发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
乐乐应助开心最重要采纳,获得10
25秒前
何土旦完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
Wait完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
ly发布了新的文献求助20
27秒前
在水一方应助xiuxianpanda采纳,获得10
28秒前
ning完成签到,获得积分10
29秒前
健壮的孤萍关注了科研通微信公众号
31秒前
Walden5441应助Unfair采纳,获得10
31秒前
31秒前
罗喉完成签到,获得积分10
31秒前
kk发布了新的文献求助10
31秒前
阿白发布了新的文献求助10
31秒前
33秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6453971
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8265060
关于积分的说明 17614772
捐赠科研通 5519423
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2904577
邀请新用户注册赠送积分活动 1881250
关于科研通互助平台的介绍 1723860