Обнаружение аберраций оптической системы in situ имеет важное значение для обработки и настройки оптической системы, разработки литографических машин и орбитальной настройки космических камер. Традиционные методы in situ обнаружения, такие как фазовое восстановление (Phase Retrieval, PR) и фазовое разнообразие (Phase Diversity, PD), показывают хорошие результаты при определённых условиях, но имеют ограничения при больших числах апертуры или при несоблюдении нижней границы частоты Найквиста оптической системы. Поэтому в статье предложен метод, объединяющий расширенную дифракционную модель Нийбёра-Зернике (Extended Nijboer-Zernike, ENZ) и глубокие нейронные сети. Сначала строится глубокая остаточная сеть с механизмом внимания SE (Squeeze-and-Excitation). Затем создаётся отображение от интенсивностного изображения функции рассеяния точки (Point Spread Function, PSF) к распределению фазы для извлечения признаков дифракционной интенсивности и прогнозирования коэффициентов описания фазы. Наконец, прогнозируемые коэффициенты объединяются с расширенной моделью Зернике для получения прогнозируемого изображения PSF и реализации волновой фронт оптической системы. Экспериментальные результаты показывают, что предложенный метод при больших числах апертуры и несоблюдении найквистовской выборки даёт среднеквадратичное отклонение (Root Mean Square, RMS) между реальным и восстановленным волновым фронтом около 0.02λ, что лучше других методов. Данный метод является необучаемым, что уменьшает зависимость от большого объёма обучающих данных и повышает точность обнаружения волнового фронта.

обнаружение волнового фронта; расширенный метод Зернике (ENZ); глубокое обучение