發(fā)布時(shí)間：2021-08-12 10:05

　　提出一種基于端面圖像對(duì)稱性特征的偏振軸檢測(cè)算法。該算法利用圖像極坐標(biāo)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的對(duì)稱性檢測(cè),使用金字塔搜索法快速尋找最優(yōu)對(duì)稱軸,確定偏振軸向。所提算法利用圖像的全局性特征而不依賴于應(yīng)力區(qū)邊緣點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)精確定位,對(duì)圖像清晰度要求顯著降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提算法具有較高的準(zhǔn)確性和精確性（±0.1°）,其穩(wěn)健性大幅增強(qiáng),且算法速度提升了近1.5倍。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2019,39(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２光纖旋轉(zhuǎn)時(shí)端面的前后蠕動(dòng)現(xiàn)象Ｆｉｇ．２Ｆｒｏｎｔ－ｂａｃｋｃｒｅｅｐｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｅｎｄｆａｃｅｄｕｒｉｎｇ

ｘｅｌ，角度分辨率約為０．０８°。上述分析可知，受圖像采集系統(tǒng)物理分辨率限制，過(guò)大的αθ和αρ增加了數(shù)據(jù)處理量，卻對(duì)精度的提高意義不大。因此，統(tǒng)一取αθ＝１０，αρ＝１。３．３圖像對(duì)稱性評(píng)估３．２節(jié)已經(jīng)通過(guò)坐標(biāo)變換，將鏡像對(duì)稱檢測(cè)問(wèn)題簡(jiǎn)化為平移對(duì)稱性檢測(cè)問(wèn)題。變換坐標(biāo)后的圖像（假設(shè)為Ｍ行Ｎ列），每一行代表一個(gè)角度方向。接下來(lái)，通過(guò)以下三步計(jì)算圖像關(guān)于某一軸向的對(duì)稱性。第一步，圖像割補(bǔ)。如圖５所示，以θ＝ｌ（ｌ＝０，１，…，（Ｍ／２－１），表示某一軸向）為界，將圖像分成兩個(gè)等大的子圖像ｆ（１）ｌ和ｆ（２）ｌ（上角標(biāo)１和２用以區(qū)分兩個(gè)子圖像）。ｆ（２）ｌ由一次圖像割補(bǔ)運(yùn)算得到。ｆ（１）ｌ（ｉ，ｊ）＝ｇ（ｌ＋ｉ，ｊ），（６）ｆ（２）ｌ（ｉ，ｊ）＝ｇ（ｌ＋ｉ＋Ｍ／２，ｊ），ｉｆｉ＜（Ｍ／２－ｌ）ｇ（ｌ＋ｉ－Ｍ／２，ｊ），ｉｆｉ≥（Ｍ／２－ｌ）｛，（７）式中：ｉ＝０，１，…，Ｍ／２－１；ｊ＝０，１，…，Ｎ－１。第二步，翻轉(zhuǎn)變換。將ｆ（２）ｌ做一次水平翻轉(zhuǎn)變換，得到ｆ～（２）ｌ：ｆ～（２）ｌ（ｉ，ｊ）＝ｆ（２）ｌ（Ｍ／２－ｉ，ｊ）＝ｇ（ｌ－ｉ＋Ｍ，ｊ），ｉｆｉ＜（Ｍ／２－ｌ）ｇ（ｌ－ｉ，ｊ），ｉｆｉ≥（Ｍ／２－ｌ）｛。（８）第三步，對(duì)比評(píng)估。定義圖像關(guān)于

為驗(yàn)證本文算法的準(zhǔn)確性，對(duì)同一種型號(hào)的熊貓型保偏光纖（細(xì)徑為８０μｍ）多次采集端面圖像（圖７），統(tǒng)計(jì)其平均尺寸大小和灰度特征，結(jié)果如表１所示。然后，在ＭＡＴＬＡＢ軟件中編寫程序，制作不同偏振軸角度的標(biāo)準(zhǔn)圖像用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試，圖像的大小均為Ｄ×Ｄ（其中Ｄ＝７２０ｐｉｘｅｌ）。相機(jī)在采集圖像時(shí)往往會(huì)受到噪聲（主要包括高斯噪聲、椒鹽噪聲和乘性噪聲）、光纖端面表面雜質(zhì)、離焦模糊等因素的干擾，為模擬這些因素對(duì)算法圖７實(shí)際的光纖端面Ｆｉｇ．７Ａｃｔｕａｌｉｍａｇｅｏｆｆｉｂｅｒｅｎｄｆａｃｅ的影響，設(shè)計(jì)Ａ～Ｆ共６組，參數(shù)如表２所示。實(shí)驗(yàn)中，除Ａ組為理想狀態(tài)外，Ｂ～Ｆ組均包含噪聲（方差分別為：高斯噪聲０．００１、椒鹽噪聲０．０００１、乘性噪聲０．００１）和離焦模糊。根據(jù)成像系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散模型，離焦模糊可等價(jià)為一個(gè)低通濾波器，模糊圓半徑Ｒ越大，低通濾波器的截止頻率越小，離焦模糊現(xiàn)象越嚴(yán)重［２１］。Ｃ～Ｆ組的雜質(zhì)點(diǎn)由高斯分布函數(shù)模擬生成，其中心位置隨機(jī)分布于光纖端面上。應(yīng)力區(qū)與非應(yīng)力區(qū)的灰度差則反映了圖像的對(duì)比度。表１光纖端面尺寸Ｔａｂｌｅ１ＳｉｚｅｏｆｆｉｂｅｒｅｎｄｆａｃｅＰａｒａｍｅｔｅｒＤｉａｍｅｔｅｒｏｒｌｅｎｇｔｈ／ｐｉｘｅｌＰａｒａｍｅｔｅｒＤｉａｍｅｔｅｒｏｒｌｅｎｇｔｈ／ｐｉｘｅｌＤｉａｍｅｔｅｒｏｆｆｉｂｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ（Ｄ）７２０Ｃｅｎｔｅｒｄｉｓｔａｎｃｅ（Ｌ）３２２Ｌｅｎｇｔｈｏｆｌｏｎｇａｘｉｓ（２

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3338114