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近年来，随着屈光性白内障手术的发展和自适应光学系统在人眼像差测量及矫正领域的应用，在白内障手术中实时测量人眼像差成为眼科领域研究的热点，这同样给多种眼疾手术带来了新的契机。本文以哈特曼-夏克波前传感器为核心元件研究其中的传感器仿真、波前探测、波前重建等关键技术，并搭建人眼波前像差实时测量系统，为屈光性白内障手术中像差的实时测量奠定基础。论文的主要内容包括： 1.研究了人眼结构和光学原理，阐述了像差的概念及分类，并对四种主要波前传感器的原理做了详细分析，利用标准化 Zernike多项式建立人眼波前像差模型，提出使用空间光调制器模拟人眼像差。 2.在哈特曼-夏克波前传感器探测原理和理论模型的基础上，详细分析了光斑质心定位误差来源。对WFS150-5C型哈特曼-夏克波前传感器的波前探测过程进行仿真。研究了图像增强技术在哈特曼-夏克波前传感器波前探测中的抑噪作用。 3.深入研究波前探测及重建算法。提出结合顺序探测、阈值分割、形态学滤波和高阶矩计算的质心探测算法，并设计了适用于波前传感器的算法参数。提出了一种能够提高计算速度的基于频域分析的波前重建算法，从计算精度和计算复杂度方面仿真分析了频域分析法和最小二乘解法。分析波前重建所用多项式项数对重建误差的影响，并据此选定波前重建的最优项数。 4.在理论研究的基础上，结合激光与生物组织的相互作用，搭建出一套基于哈特曼-夏克波前传感器的像差实时测量系统，在 LabVIEW编程环境下开发了测量软件。使用该系统对模拟人眼进行测量验证，结果表明该系统可用于像差实时测量，并用该系统以20Hz的采样频率记录了人眼像差5s内的波动变化。