一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種端面圖像處理裝置，具體的設(shè)及一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu) 特征提取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體光纖（PC巧是利用光子帶隙效應(yīng)或改進(jìn)的全內(nèi)反射效應(yīng)傳導(dǎo)光的光纖， 因其空氣孔呈周期性或類周期性排列故又被稱為多孔光纖或微結(jié)構(gòu)光纖。研究發(fā)現(xiàn)，通過 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可W有效地改變PCF的導(dǎo)波模式、非線性、雙折射和損耗等特性，于是設(shè)計(jì)出了許 多具有特殊性質(zhì)的PCF，諸如具有大模場(chǎng)面積、高非線性、高雙折射、色散控制和超連續(xù)譜產(chǎn) 生等特種光纖。事實(shí)上，光子晶體光纖最終表現(xiàn)出來的綜合特性是建立在各種影響因素的 差異性基礎(chǔ)之上的，比如，構(gòu)成光纖端面的空氣孔的大小、形狀、位置和排列方式等的不同 都會(huì)直接影響到最終光纖的特性品質(zhì)，甚至起到?jīng)Q定作用。該種靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了全 新的光學(xué)特性，但是實(shí)際拉制的光纖質(zhì)量也會(huì)受到拉制技術(shù)和拉制工藝的限制：由于氣孔 的尺度一般都在微米量級(jí)，在拉制光纖過程中，受到重力、拉絲溫度控制和拉絲速度等因素 的影響，拉制出來的光纖端面上經(jīng)常出現(xiàn)許多不規(guī)則的空氣孔塌縮或者位置偏移等現(xiàn)象。
[0003] 要想準(zhǔn)確模擬該些實(shí)際光纖的性能，首先需要對(duì)該些光纖的端面結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行準(zhǔn) 確提取。目前人們?cè)卺槍?duì)該樣的存在缺陷的實(shí)際光纖端面進(jìn)行建模時(shí)，大都采用的是"等效 和理想化"的處理方式，即在模擬光纖特性時(shí)把尺寸不一的氣孔取平均尺寸作為建模尺寸， 把光纖的端面上氣孔的排布當(dāng)成理想正多邊形結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至把氣孔無序分布的端面也理 想化為標(biāo)準(zhǔn)圖形來處理，顯然，光纖的實(shí)際端面越復(fù)雜，該種處理方式帶來的誤差會(huì)越大， 該是當(dāng)前研究中普遍存在的一個(gè)問題。因此，為了能夠更好地模擬PCF的品質(zhì)，對(duì)光子晶體 光纖的端面結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行準(zhǔn)確地提取就顯得至關(guān)重要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 由于現(xiàn)有對(duì)光子晶體光纖的端面結(jié)構(gòu)特征提取存在嚴(yán)重的局限性和片面性，容 易導(dǎo)致模擬出來的光纖品質(zhì)與實(shí)際光纖的品質(zhì)不一致，為了解決該一問題，本實(shí)用新型提 供一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取裝置，該裝置適用于具有不同氣孔分布和不同噪聲 疊加情況下的PCF端面結(jié)構(gòu)特征的提取，獲得準(zhǔn)確的光纖結(jié)構(gòu)的光纖建模圖像，并且該建 模圖像還不受光纖端面圖拍照效果的影響。
[0005] 具體地，本實(shí)用新型提供一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取裝置，其包括：殼 體、設(shè)置在殼體外表面的攝像裝置W及設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的控制器；所述攝像裝置與所 述控制器相連接；
[0006] 所述控制器包括中央處理單元、灰度處理單元、濾波處理單元、二值化處理單元、 邊緣提取處理單元W及光纖建模圖像檢測(cè)單元，所述灰度處理單元、濾波處理單元、二值化 處理單元、邊緣提取處理單元W及光纖建模圖像檢測(cè)單元分別與中央處理單元相連接，所 述濾波處理單元設(shè)置有濾波器，所述濾波器為布特沃斯濾波器。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下所述：本實(shí)用新型得到的處理效果不取決于原始光纖端面 圖的采像效果，在原始光纖端面圖中允許出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、模糊和光學(xué)系統(tǒng)相差等噪聲，并且可W 同時(shí)存在；本裝置通過更改截止頻率、濾波器的階數(shù)、系數(shù)m和闊值q等，或者選擇不同的闊 值化處理?xiàng)l件，可W得到不同的處理效果，不同的組合參數(shù)可W對(duì)應(yīng)處理具有不同噪聲來 源的圖片，處理簡(jiǎn)單、快速，效率高，得到的圖片的氣孔形狀與原始圖片的氣孔形狀一致，符 合光纖的實(shí)際情況，在光纖建模時(shí)能夠準(zhǔn)確獲得實(shí)際光纖的品質(zhì)。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0010] 圖3為本實(shí)用新型的工作流程示意圖；
[0011] 圖4為本實(shí)用新型采集的原始光纖端面圖；
[0012] 圖5為本實(shí)用新型得到的灰度圖的示意圖；
[0013] 圖6為本實(shí)用新型的濾波后的圖像示意圖；
[0014] 圖7為本實(shí)用新型的布特沃斯高通濾波器傳遞函數(shù)示意圖；
[0015] 圖8為本實(shí)用新型的將灰度圖進(jìn)行闊值化處理得到的二值圖；
[0016] 圖9為本實(shí)用新型的邊緣提取示意圖之一；
[0017] 圖10為本實(shí)用新型的邊緣提取示意圖之二；W及
[0018] 圖11為本實(shí)用新型的邊緣提取示意圖之S。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖W及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的工作原理及工作步驟做進(jìn)一步解 釋：
[0020] 為了讓提取出來的氣孔等結(jié)構(gòu)特征更加符合實(shí)際，本實(shí)用新型提供一種基于數(shù)字 圖像處理技術(shù)的光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)提取裝置，該實(shí)用新型適用于具有任意氣孔分布和 任意噪聲疊加情況下的端面圖的結(jié)構(gòu)特征的提取，所提取的結(jié)構(gòu)完全符合實(shí)際光纖結(jié)構(gòu)， 而不會(huì)受到光纖端面圖拍照效果的影響。
[0021] 本實(shí)用新型提供一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取 裝置，如圖1-圖2所示，其包括；殼體1、設(shè)置在殼體1外表面的攝像裝置2W及設(shè)置在殼 體1內(nèi)部的控制器3 ;攝像裝置2與控制器3通訊連接。
[0022] 控制器3包括中央處理單元30、灰度處理單元31、濾波處理單元32、二值化處理單 元33、邊緣提取處理單元34W及光纖建模圖像檢測(cè)單元35,灰度處理單元31、濾波處理單 元32、二值化處理單元33、邊緣提取處理單元34W及光纖建模圖像檢測(cè)單元35分別與中 央處理單元30通訊連接。
[0023] 攝像裝置2用于獲得原始光纖端面圖；并將原始光纖斷面圖傳輸至中央處理單元 30?；叶忍幚韱卧?1對(duì)原始光纖端面圖進(jìn)行灰度處理獲得如圖5所示的灰度圖；濾波處理 單元32對(duì)灰度圖進(jìn)行濾波處理獲得濾波后平滑圖像；二值化處理單元33對(duì)濾波后平滑圖 像進(jìn)行闊值化處理獲得二值化圖像；邊緣提取處理單元34對(duì)二值化圖像進(jìn)行邊緣提取獲 得光纖建模圖像；光纖建模圖像檢測(cè)單元35用于判斷光纖建模圖像是否合格。
[0024] 二值化處理單元33設(shè)置有闊值q，所述闊值q用于對(duì)濾波后平滑圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 矩陣進(jìn)行分割，得到二值化圖像。
[00巧]下面結(jié)合圖3對(duì)本實(shí)用新型的工作原理做進(jìn)一步解釋：
[0026] S1、攝像裝置2獲得原始光纖圖像；
[0027] S2、灰度處理單元31對(duì)原始光纖圖像進(jìn)行灰度化處理；中央處理單元30獲取攝像 裝置2拍攝得到原始光纖端面圖即標(biāo)準(zhǔn)RGB圖像，如圖4所示，圖像的類型為BMP圖像，在 實(shí)際操作中，原始光纖端面圖的放大比例為2500倍，圖2為原始光纖端面圖的縮放示例圖， 灰度處理單元31對(duì)原始光纖端面進(jìn)行灰度化處理，限定灰度的值域?yàn)?-255,灰度值表示 色彩呈現(xiàn)的顏色深度，灰度值越大，顏色深度越淺，其中0為黑色，255為白色；
[0028] 標(biāo)準(zhǔn)RGB圖像存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為W像素為單位的二維矩陣，每個(gè)像素包含R、G、B=原色 的值，用來表示像素的顏色；
[0029] 圖像灰度化處理，是將每個(gè)像素的RGB值轉(zhuǎn)化為單一的灰度值，W下是灰度轉(zhuǎn)化 公式：
[0030] Gray= (R*30+G巧9+B*ll)/100 ;
[0031] 其中Gray表示灰度（值域?yàn)?-255)，R表示紅色值（值域?yàn)?-255)，G表示綠色 值（值域?yàn)?-255)，B表示藍(lán)色值（值域?yàn)?-255)。灰度處理完成后得到如圖5所示的灰 度圖。
[0032] S3、濾波處理單元32對(duì)灰度圖進(jìn)行濾波處理，得到如圖6所示的濾波后平滑圖像。
[0033] 在圖像處理中，根據(jù)圖像的屬性，將圖像區(qū)分為高頻區(qū)域和低頻區(qū)域，圖像中邊緣 及急劇變化部分為高頻部分，圖像中大面積背景為低頻部分，根據(jù)端面圖的結(jié)構(gòu)特征的提 取要求，圖像需要濾除大面積背景，即濾除低頻區(qū)域，并去除噪聲部分；
[0034] 其次利用濾波器對(duì)S1獲得的灰色圖進(jìn)行濾波，濾除圖像中的低頻部分，突出能夠 表現(xiàn)光纖氣孔邊界的高頻部分，去處圖像噪聲部分，得到濾波后平滑圖像；
[0035] 選用布特沃斯濾波器，布特沃斯濾波器的通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線平坦，沒有起 伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零，通帶的相對(duì)變化平緩，可W有效地減少在濾波過程中產(chǎn) 生的震蕩，防止在濾波后圖像在氣孔內(nèi)部形成白色的噪點(diǎn)，或在背景區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)黑色的噪 點(diǎn)；
[0036]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取裝置，其特征在于：其包括：殼體、設(shè)置在殼體 外表面的攝像裝置以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的控制器；所述攝像裝置通過支架固定在所述 殼體的外表面上，所述攝像裝置與所述控制器相連接； 所述控制器包括中央處理單元、灰度處理單元、濾波處理單元、二值化處理單元、邊緣 提取處理單元以及光纖建模圖像檢測(cè)單元，所述灰度處理單元、濾波處理單元、二值化處理 單元、邊緣提取處理單元以及光纖建模圖像檢測(cè)單元分別與中央處理單元相連接，所述濾 波處理單元設(shè)置有濾波器，所述濾波器為布特沃斯濾波器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征提取裝置，其包括：殼體、攝像裝置以及控制器；攝像裝置與控制器通訊連接；控制器包括中央處理單元、灰度處理單元、濾波處理單元、二值化處理單元、邊緣提取處理單元以及光纖建模圖像檢測(cè)單元，灰度處理單元、濾波處理單元、二值化處理單元、邊緣提取處理單元以及光纖建模圖像檢測(cè)單元分別與中央處理單元通訊連接；本實(shí)用新型適用于具有任意氣孔分布和任意噪聲疊加情況下的光子晶體光纖端面結(jié)構(gòu)特征的提取，不受光纖端面圖拍照效果的影響，能夠快速有效的完成光纖端面提取，并保證提取的光纖端面的結(jié)果特征與原始光纖的結(jié)構(gòu)特征一致，獲得與實(shí)際光纖結(jié)構(gòu)一致的光纖建模圖像。
【IPC分類】G06K9-46, G06T7-00
【公開號(hào)】CN204613980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520200109
【發(fā)明人】李建設(shè), 李曙光, 陳海良
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日