一種熊貓型保偏光纖端面定軸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電子技術(shù)的一種光纖定軸方法，尤其涉及光纖傳感領(lǐng)域的一種熊貓 型保偏光纖端面定軸方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 保偏光纖是一類(lèi)具有重要應(yīng)用價(jià)值的特種光纖，對(duì)沿其偏振軸方向振動(dòng)的偏振光 具有較強(qiáng)的偏振保持能力，廣泛應(yīng)用于光通信和光纖傳感領(lǐng)域。
[0003] 在保偏光纖的應(yīng)用中，尤其是保偏光纖器件的制作過(guò)程中，對(duì)兩根保偏光纖偏振 軸的禪合或烙接角度有較高的精度要求，因此精確確定保偏光纖的偏振軸是其應(yīng)用中的一 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
[0004] 利用圖像處理技術(shù)確定保偏光纖偏振軸的方法分為側(cè)視成像法及端面成像法兩 種，側(cè)視成像法具有對(duì)成像面距離要求嚴(yán)格，定軸誤差大的缺點(diǎn)。
[0005] 對(duì)于端面成像法定軸，目前國(guó)內(nèi)已有相關(guān)專(zhuān)利涉及，專(zhuān)利CN103645537A中只提到 對(duì)保偏光纖端面圖像進(jìn)行特征識(shí)別，但并未闡述對(duì)哪些特征進(jìn)行識(shí)別W及進(jìn)行特征識(shí)別的 步驟和方法；專(zhuān)利CN103308978A提出了一種基于端面圖像對(duì)熊貓型保偏光纖定軸的方法， 其中使用化U曲圓變換進(jìn)行貓眼檢測(cè)，具有運(yùn)算量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，不適于對(duì)定軸過(guò) 程實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種熊貓型保偏光纖端面定軸方 法，利用熊貓型保偏光纖的端面圖像，充分考慮熊貓型保偏光纖端面的幾何尺寸及分布特 征，定軸精度高、方法實(shí)時(shí)性好。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 1)圖像預(yù)處理；獲取成像清晰的熊貓型保偏光纖端面圖像ImSorce，W圖像左 上角點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，將熊貓型保偏光纖端面圖像ImSorce轉(zhuǎn)換為灰度圖像 ImGray ；
[0009] 2)包層圓參數(shù)檢測(cè)；通過(guò)設(shè)定背景灰度闊值將灰度圖像ImGray轉(zhuǎn)為二值化圖像 ImBin，其中光纖部分的灰度值為255,背景部分的灰度值為0 ;對(duì)得到的二值化圖像ImBin 進(jìn)行邊緣檢測(cè)得到光纖端面的包層邊緣點(diǎn)，再利用最小二乘法進(jìn)行圓擬合得到光纖端面包 層圓也（X。，y。）和半徑r。，X。，y。分別為光纖端面包層圓也的橫、縱坐標(biāo)；
[0010] 3)貓眼邊緣點(diǎn)提??；對(duì)步驟1)得到的灰度圖像ImGray進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)得到 光纖端面邊緣圖像I血etected，掃描光纖端面邊緣圖像I血etected中灰度值為255的所有 像素點(diǎn)（X，y)并判斷得到貓眼邊緣點(diǎn)集合P，X，y分別為像素點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)；
[0011] 4)貓眼邊緣點(diǎn)分離：通過(guò)判斷各個(gè)貓眼邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，將貓眼邊緣點(diǎn)集合P 分為第一貓眼邊緣點(diǎn)集合P1和第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2 ;
[0012] 5)貓眼圓也擬合：對(duì)得到的第一貓眼邊緣點(diǎn)集合P1和第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2分 別利用最小二乘法進(jìn)行圓擬合，分別得到第一貓眼的圓也坐標(biāo)（xi，yi)和第二貓眼的圓也 坐標(biāo)咕，y2)，X。yi分別為第一貓眼的圓也坐標(biāo)的橫、縱坐標(biāo)，X 2, y2分別為第二貓眼的圓也 坐標(biāo)的橫、縱坐標(biāo)；
[0013] 6)計(jì)算偏振軸角度：若xi=x 2,則熊貓型保偏光纖當(dāng)前偏振軸角度0 =90° ;若 ，則采用公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熊貓型保偏光纖端面定軸方法，其特征在于步驟如下： 1) 圖像預(yù)處理：獲取成像清晰的熊貓型保偏光纖端面圖像ImSorce，建立直角坐標(biāo)系， 將熊貓型保偏光纖端面圖像ImSorce轉(zhuǎn)換為灰度圖像ImGray; 2) 包層圓參數(shù)檢測(cè)：將灰度圖像ImGray轉(zhuǎn)為二值化圖像ImBin，其中光纖部分的灰度 值為255,背景部分的灰度值為0 ;對(duì)得到的二值化圖像ImBin進(jìn)行邊緣檢測(cè)得到光纖端面 的包層邊緣點(diǎn)，再利用最小二乘法進(jìn)行圓擬合得到光纖端面包層的圓心（X(l，％)和半徑A， 、％分別為光纖端面包層圓心的橫、縱坐標(biāo)； 3) 貓眼邊緣點(diǎn)提?。簩?duì)步驟1)得到的灰度圖像ImGray進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)得到光纖 端面邊緣圖像ImDetected，掃描光纖端面邊緣圖像ImDetected中灰度值為255的所有像素 點(diǎn)（x，y)并判斷得到貓眼邊緣點(diǎn)集合P，x，y分別為像素點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)； 4) 貓眼邊緣點(diǎn)分離：通過(guò)判斷各個(gè)貓眼邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)信息，將貓眼邊緣點(diǎn)集合P分為 第一貓眼邊緣點(diǎn)集合P1和第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2 ; 5) 貓眼圓心擬合：對(duì)得到的第一貓眼邊緣點(diǎn)集合P1和第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2分別利 用最小二乘法進(jìn)行圓擬合，分別得到第一貓眼的圓心坐標(biāo)（Xl， yi)和第二貓眼的圓心坐標(biāo) (x2,y2)，Xl，yi分別為第一貓眼的圓心坐標(biāo)的橫、縱坐標(biāo)，x2,y2分別為第二貓眼的圓心坐標(biāo) 的橫、縱坐標(biāo)； 6) 計(jì)算偏振軸角度：若Xi=x2，則熊貓型保偏光纖當(dāng)前偏振軸角度0 =90° ;若 Xl#x2，則采用公式
計(jì)算得到熊貓型保偏光纖當(dāng)前偏振軸角度e，完成 熊貓型保偏光纖端面的定軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熊貓型保偏光纖端面定軸方法，其步驟如下：所述的步 驟3)中貓眼邊緣點(diǎn)集合P由以下方式判斷得到： 若光纖端面邊緣圖像ImDetected中灰度值為255的任意像素點(diǎn)（x，y)與光纖端面包 層圓心的距離滿(mǎn)足以下公式，并且與該像素點(diǎn)（x，y)以光纖端面包層圓心（X(1，yQ) 中心對(duì)稱(chēng)的一像素點(diǎn)Qxd-xjycry)的灰度值為255,則該像素點(diǎn)（x，y)為貓眼邊緣點(diǎn)，所 有貓眼邊緣點(diǎn)組成貓眼邊緣點(diǎn)集合P:
其中，rmin= 95X1^/135,4為步驟2)中求得的光纖端面包層的半 徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熊貓型保偏光纖端面定軸方法，其步驟如下：所述的步 驟4)具體采用以下方法：分別計(jì)算貓眼邊緣點(diǎn)集合P中所有邊緣點(diǎn)到包層圓心（X(l，yci)的 水平方向距離平均值屯和垂直方向距離平均值d2: 若(^〈4，則貓眼邊緣點(diǎn)集合P中所有滿(mǎn)足y>ytl的貓眼邊緣點(diǎn)組成第一貓眼邊緣點(diǎn)集合P1，所有滿(mǎn)足y< 的貓眼邊緣點(diǎn)組成第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2 ; 若d2則貓眼邊緣點(diǎn)集合P中所有滿(mǎn)足x>x^的貓眼邊緣點(diǎn)組成第一貓眼邊緣點(diǎn)集 合P1，所有滿(mǎn)足x<X(l的貓眼邊緣點(diǎn)組成第二貓眼邊緣點(diǎn)集合P2。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熊貓型保偏光纖端面定軸方法。采集熊貓型光纖的端面圖像，通過(guò)圖像二值化、邊緣檢測(cè)和圓擬合步驟后得到光纖包層圓參數(shù)，利用包層圓參數(shù)及熊貓型保偏光纖端面的幾何尺寸和分布特征得到兩貓眼的邊緣點(diǎn)，通過(guò)擬合得到貓眼圓心參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算得到光纖當(dāng)前偏振軸角度，完成熊貓型保偏光纖端面定軸。本發(fā)明能夠從光纖端面的邊緣圖像中準(zhǔn)確快速地分別提取出兩個(gè)貓眼的邊緣點(diǎn)，直接進(jìn)行貓眼參數(shù)擬合計(jì)算，大幅減少了保偏光纖定軸的計(jì)算量和運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精確快速地確定熊貓型保偏光纖的偏振軸，該方法適用于對(duì)定軸過(guò)程實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。
【IPC分類(lèi)】G01B11-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104567737
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410817567
【發(fā)明人】胡慧珠, 薛蕃衍, 繆立軍, 佘玄, 舒曉武
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日