[發(fā)明專利]用于光學(xué)圖像處理的二維全光負(fù)反饋系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310698950.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103645564A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田逢春;胡又文;劉穎;陳丹昱;韓亮;張文理;上官曉配
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/10
• 分類號(hào): G02B27/10;G02B26/06
• 代理公司: 重慶為信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50216
• 代理人: 余錦曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于負(fù)反饋原理的光學(xué)圖像處理技術(shù)，具體地講，是一種用于光學(xué)圖像處理的二維全光負(fù)反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，基于光學(xué)的反饋系統(tǒng)很多，主要集中在基于波前探測(cè)與波前補(bǔ)償原理的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，基于激光諧振器原理的相干光反饋系統(tǒng)，以及基于探討光折變晶體材料性質(zhì)的全光反饋系統(tǒng)。

在基于波前探測(cè)與波前補(bǔ)償原理的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，反饋的實(shí)現(xiàn)是控制器利用波前探測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)反饋進(jìn)行波前補(bǔ)償，控制器輸入信號(hào)實(shí)質(zhì)是電信號(hào)，整個(gè)反饋回路是基于光-電-光轉(zhuǎn)換完成；也有采用光尋址空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)光信息的調(diào)制，不過此類系統(tǒng)中，光信息的傳遞是基于物理媒質(zhì)的固有特性來實(shí)現(xiàn)，實(shí)質(zhì)是光-物理媒質(zhì)-光的傳遞過程，光的傳輸路徑并未閉合；基于激光諧振器原理的反饋系統(tǒng)是利用反饋對(duì)諧振腔內(nèi)光波的波長(zhǎng)及波矢進(jìn)行選擇，以獲取具有良好方向性與相干性的輸出光信號(hào)；基于探討光折變晶體材料性質(zhì)的反饋系統(tǒng)中，主要是根據(jù)系統(tǒng)輸出來分析晶體對(duì)相干光振幅或相位的影響。

現(xiàn)有的光學(xué)反饋系統(tǒng)中，基于光-電-光或者光-物理媒質(zhì)-光的反饋系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是在反饋環(huán)路中引入了隔離信號(hào)，并非全光信號(hào)的閉環(huán)，且電信號(hào)的處理速度制約了系統(tǒng)整體工作速度；基于探討光折變晶體材料性質(zhì)的全光反饋系統(tǒng)與基于激光諧振器原理的相干光反饋系統(tǒng)輸出的光信息體現(xiàn)系統(tǒng)材料特性或光路參數(shù)，并未直接應(yīng)用于光學(xué)圖像處理中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有光學(xué)反饋系統(tǒng)的應(yīng)用局限與不足，本發(fā)明提供了一種基于負(fù)反饋原理的相干光學(xué)圖像處理技術(shù)，針對(duì)圖像增強(qiáng)、圖像傳輸以及微弱圖像探測(cè)等應(yīng)用的需求，提出了一種用于光學(xué)圖像處理的二維全光負(fù)反饋系統(tǒng)，在保證波矢對(duì)齊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全光反饋。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的具體的技術(shù)方案如下：

一種用于光學(xué)圖像處理的二維全光負(fù)反饋系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于：包括用于實(shí)現(xiàn)相干光源與輸入圖像相加載的圖像加載設(shè)備；用于實(shí)現(xiàn)輸入光學(xué)圖像信息與反饋光學(xué)圖像信息相迭加的光信號(hào)迭加設(shè)備；用于實(shí)現(xiàn)輸出光學(xué)圖像信息放大的振幅放大設(shè)備；用于實(shí)現(xiàn)反饋衰減的振幅衰減設(shè)備；以及用于實(shí)現(xiàn)反饋支路光信號(hào)相位調(diào)節(jié)的相位調(diào)節(jié)設(shè)備；其中：

所述圖像加載設(shè)備輸出的光學(xué)圖像信息作為光信號(hào)迭加設(shè)備的原始信號(hào)輸入，所述相位調(diào)節(jié)設(shè)備輸出的光學(xué)圖像信息作為光信號(hào)迭加設(shè)備的反饋信號(hào)輸入，所述光信號(hào)迭加設(shè)備輸出的光學(xué)圖像信息經(jīng)過振幅放大設(shè)備后作為輸出圖像輸出，同時(shí)，振幅放大設(shè)備輸出的光學(xué)圖像信息還經(jīng)過振幅衰減設(shè)備送入所述相位調(diào)節(jié)設(shè)備中。

基于上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)，振幅放大設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)圖像信息的放大，再通過振幅衰減設(shè)備同時(shí)實(shí)現(xiàn)反饋光學(xué)圖像信息的獲取和幅度衰減，利用相位調(diào)節(jié)設(shè)備對(duì)反饋光學(xué)圖像信息的波前相位進(jìn)行校正，最后通過光信號(hào)迭加設(shè)備將輸入光學(xué)圖像信息與反饋光學(xué)圖像信息相迭加，整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中，光學(xué)圖像完全經(jīng)過光路實(shí)現(xiàn)反饋迭加，反饋支路中的相位調(diào)節(jié)設(shè)備僅僅改變反饋光信號(hào)的相位，無光-電-光轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)為全光負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，處理速度快，可以實(shí)現(xiàn)高速、并行、大容量的光學(xué)圖像處理。

作為進(jìn)一步描述，所述相干光源由氦氖激光器產(chǎn)生，并依次經(jīng)過針孔濾波器和準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行光線準(zhǔn)直，在所述準(zhǔn)直透鏡的后方設(shè)置有振幅型空間光調(diào)制器，該振幅型空間光調(diào)制器作為所述圖像加載設(shè)備來加載輸入圖像，該振幅型空間光調(diào)制器輸出的光學(xué)圖像信息作為原始信號(hào)輸入到第二分光鏡中，在第二分光鏡的輸出方向依次設(shè)置有第一傅里葉透鏡、光折變晶體以及第二傅里葉透鏡，其中，第一傅里葉透鏡的后焦面與第二傅里葉透鏡的前焦面對(duì)齊，且在該對(duì)齊位置處安裝所述光折變晶體，該光折變晶體作為所述振幅放大設(shè)備實(shí)現(xiàn)輸出光學(xué)圖像信息放大，在所述第二傅里葉透鏡的輸出方向設(shè)置有第三分光鏡，該第三分光鏡作為所述振幅衰減設(shè)備實(shí)現(xiàn)反饋衰減，在所述第三分光鏡的透射方向獲取輸出圖像，在所述第三分光鏡的反射方向設(shè)置有相位型空間光調(diào)制器，該相位型空間光調(diào)制器用于獲取反饋光學(xué)圖像信息并作為所述相位調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)反饋支路光信號(hào)的相位調(diào)節(jié)，在相位型空間光調(diào)制器的輸出方向依次設(shè)置有第三傅里葉透鏡和第四傅里葉透鏡，相位型空間光調(diào)制器通過所述第三傅里葉透鏡和第四傅里葉透鏡后將反饋圖像信息投射到所述第二分光鏡中，利用第二分光鏡作為所述光信號(hào)迭加設(shè)備實(shí)現(xiàn)輸入光學(xué)圖像信息與反饋光學(xué)圖像信息的迭加。