@misc{Groening2001, author = {Groening, Sascha}, title = {Spotzuordnung und Wellenfrontrekonstruktion f{\"u}r Shack-Hartmann-Sensoren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:739-opus4-3110}, year = {2001}, abstract = {Abstract zum Dissertationsfragment "Spotzuordnung und Wellenfront-Rekonstruktion f{\"u}r Shack-Hartmann-Sensoren" von Sascha Groening (20.04.1972 - 16.11.2001) Sascha Groening war nach seinem Studium der Informatik an der Universit{\"a}t Passau von 01.Oktober 1998 bis 16. November 2001 wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgruppe Entscheidungsunterst{\"u}tzende Systeme innerhalb des Forschungsverbundes Wissensbasierte Systeme, die 2005 in das Institut f{\"u}r Softwaresystem in technischen Anwendungen der Informatik an der Universit{\"a}t Passau {\"u}berging. Tragischerweise ist er am 16. November 2001 im Alter von nur 28 Jahren kurz vor der Fertigstellung seiner Dissertation v{\"o}llig {\"u}berraschend verstorben. In seiner Dissertation besch{\"a}ftigte er sich mit Fragestellungen aus dem Teilprojekt „Entwicklung eines Messverfahrens mit hohem Dynamikbereich f{\"u}r die Qualit{\"a}tssicherung von optischen Asph{\"a}ren f{\"u}r die in-situ Messung von Wellenfronten (kurz Wellensensor)" des Forschungsverbundes FORMIKROSYS II, der von der Bayerischen Forschungsstiftung gef{\"o}rdert wurde. Auf den Sicherungen des Instituts konnten wir nur eine relativ unvollst{\"a}ndige elektronische Version seiner Dissertation „Spotzuordnung und Wellenfrontrekonstruktion f{\"u}r Shack-Hartmann-Sensoren" finden, da er seine Arbeit auf einem privaten PC anfertigte.    Monika Groening, seine Mutter, hat dagegen im Jahr 2013 privat unten stehenden Ausdruck seiner schriftlichen Arbeit gefunden, die einem Stand etwa zwei Wochen vor der geplanten Abgabe entspricht und die nun hiermit als Scan der {\"O}ffentlichkeit zur Verf{\"u}gung gestellt wird.    Am Institut wurden nach Abschluss des Projektes Wellensensor die Forschungen auf diesem Gebiet nicht weiter verfolgt, da die Problemstellung des Projektes f{\"u}r die Partner, die die L{\"o}sung von Sascha Groening angewendet haben, zufriedenstellend gel{\"o}st war. Im Rahmen des Projektes wurden die Leistungsgrenzen f{\"u}r ein Messger{\"a}t zur Vermessung von optischen Asph{\"a}ren (z.B. Gleitsicht-Brillengl{\"a}sern) und allgemeinen Wellenfronten (z.B. Strahlprofil eines Lasers, Wellenfront hinter einem optischen Subsystem) auf der Basis des Shack-Hartmann-Sensors erforscht. Das Prinzip beruht auf der geometrisch-optischen Bestimmung lokaler Wellenfrontkr{\"u}mmungen mit Hilfe eines Feldes von Mikrolinsen und einer CCD-Kamera in der Fokalebene der Mikrolinsen. Sascha Groening entwickelte v{\"o}llig neu konzipierte Auswertealgorithmen, die eine schnelle und zuverl{\"a}ssige Zuordnung von Fokuspunkten zu Mikrolinsen durchf{\"u}hren und damit eine hochgenaue Vermessung von Ash{\"a}ren bei stark aberranten Wellenfronten m{\"o}glich machen. Eine einfallende Wellenfront erzeugt in der Fokalebene der Mikrolinsen ein charakteristisches Spotmuster. Durch die Analyse der lokalen Ablenkungen der Spots von ihren Idealpositionen, also den Positionen, die bei Einfall einer ebenen Wellenfront entstehen w{\"u}rden, k{\"o}nnen Aussagen {\"u}ber das lokale Steigungsverhalten der einfallenden Wellenfront getroffen werden. Je gr{\"o}ßer der Dynamikbereich des Messger{\"a}tes sein soll, desto schwieriger wird das Problem der Zuordnung von Spot zu Mikrolinse. Genau diese Herausforderung wurde von Sascha Gr{\"o}ning durch einen iterativen Spline-Passungs-Algorithmus schnell und elegant gel{\"o}st. Wenn dann die Spotzuordnung erfolgt ist, kann die Wellenfront aus den lokalen Ablenkungen der Spots rekonstruiert werden. Das Fragment der Dissertationsschrift ist vollst{\"a}ndig bis auf Kapitel 1 Einleitung und Kapitel 7 Zusammenfassung. Außerdem fehlen in Kapitel 4 noch die Beschreibungen einiger untersuchter Verfahren zur Spotdetektion und in den Unterkapiteln von 5 und 6 fehlen die Verfahren zur Spotzuordnung und Wellenfrontrekonstruktion bei nicht stetig differenzierbaren bzw. unstetigen Wellenfronten. Ansonsten bietet die Arbeit aber einen guten {\"U}berblick {\"u}ber den Stand der Technik zur damaligen Zeit und erkl{\"a}rt die grundlegenden Verfahren, die von Sascha Groening erforscht und entwickelt wurden. In Kapitel 2 werden ausf{\"u}hrlich das Funktionsprinzip des Shack-Hartmann-Sensors und die Wellenfrontvermessung erkl{\"a}rt, wobei speziell auf das Zuordnungsproblem von Spot zu Mikrolinse und auf die globale Wellenfrontrekonstruktion aus einem Feld partieller Ableitungen eingegangen wird.    Die mathematischen Grundlagen wie Tensorprodukt-Splines oder die L{\"o}sungsverfahren f{\"u}r lineare Ausgleichsprobleme ohne und mit linearen Nebenbedingungen werden in Kapitel 3 gelegt. Einen ersten Schwerpunkt bildet Kapitel 4, das sich mit der Spotdetektion besch{\"a}ftigt. Nach der Erl{\"a}uterung der optischen Grundlagen wird die Spotentstehung mathematisch modelliert, um so geeignete Detektionsverfahren ableiten zu k{\"o}nnen.    Im zentralen Kapitel 5 der Dissertation geht es um die Spotzuordnung. Nach der Vorstellung bekannter Verfahren wird die neu entwickelte Spotzuordnung durch iterative Funktionspassung beschrieben. Nach einer initialen Zuordnung von einigen zentralen Spots, die unter Nutzung von Nebenwissen problemlos m{\"o}glich ist, wird dann iterativ mit Hilfe von Splinepassungen vorgegangen. Bei einer vorhandenen Zuordnung wird durch Extrapolation der berechneten Splinepassung der Suchbereich f{\"u}r weitere, nicht zugeordnete Spots ausgedehnt, und diese werden dann wiederum korrekt zugeordnet. Diese Schritte werden iterativ wiederholt, bis alle Spots zugeordnet sind. Die Vorgehensweise, von bekanntem in unbekanntes Gebiet zu extrapolieren f{\"u}hrt hier vortrefflich zum Ziel. Sascha Groening zeigt auch, dass der Erfolg vom gew{\"a}hlten Funktionsraum, hier Tensorprodukt-Splines, abh{\"a}ngt. Schließlich runden die Verfahren zur Wellenfrontrekonstruktion, die ebenfalls auf Spline-Passungen basieren, in Kapitel 6 die Arbeit ab. Mit der Bereitstellung dieses Fragments seiner Dissertation wollen wir die geleistete Arbeit von Sascha Groening an der Universit{\"a}t Passau w{\"u}rdigen und hoffen, dass seine Ergebnisse ihren Platz in der wissenschaftlichen Gemeinschaft finden. Im Mai 2015, Dr. Erich Fuchs}, subject = {Hartmann-Sensor}, language = {de} }