[發明專利]一種基于數字全息層析的光纖熔接點三維結構檢測方法

有效

• 申請號: 201710238522.9
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107036786B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 潘鋒;肖文;鄧雅婷;馬希超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01N21/84
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，其特征在于，通過離軸數字全息光路獲取光纖熔接點在各角度下的全息圖，針對由光纖與系統光路之間旋轉的軸向誤差通過選取不同再現距離進行校正，獲取各角度下光纖準確的相位圖；然后對各角度下相位圖進行橫向誤差、縱向誤差和圖像傾斜校正，最后利用層析濾波反投影算法得到光纖熔接點的三維結構；

具體包括以下步驟：

第一步，利用離軸數字全息系統記錄各角度下熔接光纖的全息圖，并對其全息圖進行數字再現，得到各角度下熔接光纖的相位圖；

第二步，通過邊緣檢測圖像旋轉平移校正橫向誤差和圖像傾斜：

通過邊緣檢測的方法確定熔接光纖在各圖像中的偏差值，并平移旋轉將其移動至圖像的最佳位置；

第三步，通過直線擬合校正縱向誤差：

通過直線擬合校正各角度下熔接點的縱向誤差；

第四步，層析反投影濾波重建：

選用層析濾波反投影重建算法重建熔接光纖的三維結構。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，所述的第一步具體包括：

(1)通過離軸數字全息系統記錄不同光纖熔接后熔接點前后的全息圖；

(2)圍繞熔接后的光纖旋轉拍攝，記錄不同角度下光纖熔接點的全息圖，取180度，每隔2度拍攝一幅全息圖；

(3)通過數字全息的再現算法獲得相位圖，包括圖像切趾、頻域濾波、像差補償、數字聚焦，選取不同角度下相位圖的再現距離，采用角譜再現算法對全息圖進行再現計算，補償軸向誤差，獲得不同角度下清楚聚焦再現的熔接光纖相位圖。

3.根據權利要求1所述的一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，所述的第二步具體包括：

(1)通過霍夫變換檢測熔接光纖的上下邊緣直線；

(2)計算熔接光纖上下邊緣分別到圖像上下邊緣的距離，光纖邊緣與圖像邊緣之間的傾斜角度；

(3)根據計算出的傾斜角度，反向旋轉圖像相應的角度，使得熔接光纖邊緣與圖像邊緣平行；

(4)根據熔接光纖邊緣到圖像邊緣的距離計算出熔接光纖到圖像中心的距離，利用圖像平移方法將其移動至圖像中心；

(5)依次迭代各角度下的相位圖，并重復上述步驟將各角度下的光纖熔接點移動至圖像中心。

4.根據權利要求1所述的一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，所述的第三步具體包括：

(1)以第一個角度下獲得的相位圖為基準，確定光纖熔接點在相位圖中的縱向位置；

(2)確定第二個角度下，光纖熔接點在相位圖中的縱向位置，計算第二個角度與第一個角度下熔接點縱向的相對位置偏差，縱向移動第二個角度下的相位圖相應的偏差距離，使光纖熔接點的縱向位置與第一個相位圖保持一致；

(3)第三個角度下相位圖以第二個角度下相位圖為基準進行縱向移動；

(4)各角度下相位圖依次進行迭代并縱向平移，使得各角度下光纖熔接點在各相位圖中的位置保持一致。

5.根據權利要求1所述的一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，所述的第四步具體包括：

(1)把相位圖經過濾波，得到濾波后的投影數據；

(2)對每個角度下的投影數據反射于該角度下的所有各點；

(3)將各個角度的反投影值進行累加，獲得熔接光纖的斷層圖像；

(4)將不同位置的斷層圖像疊加，最終重建出熔接光纖的三維結構。

6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的一種基于數字全息層析的光纖熔接點的三維結構檢測方法，檢測方法適用于單模光纖、多模光纖、熊貓保偏光纖、領結型保偏光纖和光子晶體光纖相互熔接后熔接點的三維結構檢測。