Detection of co-phasing error in segmented mirror based on extended Young's interferometry combined with Vision Transformer

由于单块镜难以达到10 m级水平，拼接镜已成为现代天文研究中不可或缺的工具。然而，为了达到单块镜的成像能力，拼接子镜之间必须保持高度共相，piston误差作为影响分段镜成像质量的关键因素，亟需进行高效、精确的检测。针对目前圆孔衍射结合双波长算法易受偏心误差干扰，传统卷积神经网络（CNN）局部感受野难以捕捉大量程误差下全局特征的问题，本文提出了一种融合扩展杨氏干涉原理与Vision Transformer(ViT)的平移误差检测新方法。通过双孔对称布局抑制偏心误差的干扰，结合589nm和600nm的双波长消模糊算法将检测量程扩展至±7.95μm，并基于ViT的自注意力机制建模干涉条纹的全局特征，相较于CNN依赖局部卷积核的局限性，ViT 显著提高了对干涉图中周期性变化的灵敏度。仿真结果表明，该方法在高斯噪声（SNR≥15 dB）、泊松噪声（λ≥9 photons/pixel）及子镜间隙误差（E₉ₐₚ≤0.2）干扰下能够在[-7.95μm, 7.95μm]范围内实现5nm的检测精度，同时保持95%以上的准确率，相较于互相关算法检测速度有较大提升。本研究为拼接镜误差检测提供了一种高精度、高鲁棒性的创新技术路线，为高精度天文观测提供了理论支持。