[發明專利]法布里珀羅干涉圓環圖像處理方法

有效

• 申請號: 201310285640.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103398799A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 梁琨;馬泳;黃珺;余寅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00;G06T5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于光譜測量圖像的處理方法，具體涉及一種法布里珀羅干涉圓環圖像處理方法，用于將法布里珀羅干涉圓環圖像轉換為精確、低噪聲的法布里珀羅干涉光譜圖像。

背景技術

激光的布里淵散射是測量一些物理參數的重要工具，它已經在光纖及大氣領域得到了應用。布里淵雷達系統使用了法布里珀羅標準具及增強型電荷耦合器件(intensified?charge-coupled?device，ICCD)，近年來，布里淵雷達系統已經應用于如海洋溫度、聲音速度等一些海洋參數的測量，激光回波信號通過法布里珀羅標準具之后形成法布里珀羅干涉圓環，由增強型電荷耦合器件記錄法布里珀羅干涉圓環圖像，對法布里珀羅干涉圓環圖像進行處理，得到法布里珀羅干涉光譜圖像，通過對法布里珀羅干涉光譜圖像進行處理，得到布里淵頻譜參數，再由這些頻譜參數計算出海水的溫度等參數。

目前，將法布里珀羅干涉圓環圖像轉化為法布里珀羅干涉光譜圖像主要有兩種方法。一種是直接讀取法，即通過選取法布里珀羅干涉圖樣的一條半徑來直接測量布里淵頻移，這種方法比較簡單，但是利用一條半徑上的整數像素進行計算，一方面使得該半徑之外的像素得不到利用，另一方面這也使得計算的結果的精度不能達到亞像素；另一種方法是利用圓-線干涉儀光學系統和柱透鏡法，該方法是將通過法布里珀羅標準具之后的回波信號再通過一個反射錐，之后的反射信號在ICCD上呈現干涉條紋，但是實現該方法的光學設備復雜，會額外引入額外的光學系統噪聲，因而其準確度有著局限性。

發明內容

本發明提供一種法布里珀羅干涉圓環圖像處理方法，目的是提高法布里珀羅干涉圓環圖像到法布里珀羅干涉光譜圖像的轉換精度并降低圖像噪聲。

本發明所提供的一種法布里珀羅干涉圓環圖像處理方法，順序包括確定圓心坐標步驟、數據折疊步驟和平滑降噪步驟，其特征在于：

(1)確定圓心坐標步驟，選取法布里珀羅干涉圓環圖像內圓環，通過人眼觀測估計內圓環中心坐標，再以其為中心將內圓環分為上、下部分和左、右部分，分別計算上、下部分的最大灰度值點對應坐標的平均值和左、右部分的最大灰度值點對應坐標的平均值，作為實際內圓環中心坐標；

(2)數據折疊步驟，以所述實際內圓環中心坐標為原點建立坐標系X′O′Y′，將法布里珀羅干涉圓環圖像數組轉化為坐標系X′O′Y′中的二次數組；建立干涉譜圖像直角坐標系XOY，將所述二次數組中非X′軸上的元素，按其到坐標系X′O′Y′原點的距離作為干涉譜圖像直角坐標系XOY的X軸坐標，相應的元素的值作為干涉譜圖像直角坐標系XOY的Y軸坐標，最終得到初級法布里珀羅干涉光譜圖像灰度值數組Y1(t)；

(3)平滑降噪步驟，對所述初級法布里珀羅干涉光譜圖像灰度值數組Y1(t)進行快速傅里葉變換，在傅里葉域將高頻的噪聲成分濾除并進行反變換，得到濾波后法布里珀羅干涉光譜圖像灰度值數組Y2(t)，由Y2(t)構造最終的法布里珀羅干涉光譜圖像。

所述的法布里珀羅干涉圓環圖像處理方法，其特征在于：

(1)所述確定圓心坐標步驟，包括下述子步驟：

(1.1)將法布里珀羅干涉圓環圖像構成圖像數組，圖像數組中各元素為法布里珀羅干涉圓環圖像相應像素的灰度值，各元素的行序號、列序號分別為法布里珀羅干涉圓環圖像相應像素的行坐標、列坐標；

(1.2)人眼觀察法布里珀羅干涉圓環圖像中是否存在中心亮斑，是則去除該中心亮斑，轉子步驟(1.3)，否則直接轉子步驟(1.3)；

(1.3)人眼選取法布里珀羅干涉圓環圖像中最接近中心的內圓環，人眼估算所述內圓環中心所在的估算行坐標X₀、估算列坐標Y₀，再以該估算行坐標X₀所在的列為中心，將所述圖像數組中的元素分為左右兩部分；

(1.4)在法布里珀羅干涉圓環圖像中，人眼估算所述內圓環直徑D，對D/3取整得到n，作為統計中點個數，從所述圖像數組中第(Y₀-n)行開始直至第(Y₀+n)行，分別找出一行中左右兩部分數組元素中最大灰度值對應的兩個元素，記錄這兩個元素所在的列然后計算出這兩個元素中點所在的列X_Oi′：i＝X₀-n～X₀+n；

(1.5)計算所述內圓環中心所在的列