[發明專利]一種基于渦旋光束的湍流強弱判定方法

有效

• 申請號: 201811455569.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109767420B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 孫艷玲;張家瑞;魯振中;廖家莉;馬琳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/40
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

1.一種基于渦旋光束的湍流強弱判定方法，其特征在于，包括：

S1：將初始渦旋光束與初始平面光束進行干涉，得到無湍流干涉圖樣；

S2：使所述初始渦旋光束進入湍流環境，獲得湍流渦旋光束；

S3：將所述湍流渦旋光束與所述初始平面光束進行干涉，獲得攜帶湍流信息的湍流干涉圖樣；

S4：根據所述無湍流干涉圖樣和所述湍流干涉圖樣分別進行計算并比較，以判斷所述湍流環境的湍流強弱；

所述S4包括：

S41：將所述無湍流干涉圖樣和所述湍流干涉圖樣分別進行灰度圖轉換，得到無湍流灰度圖和湍流灰度圖；

S42：將所述無湍流灰度圖和所述湍流灰度圖分別進行傅里葉變換，獲得無湍流頻譜圖和湍流頻譜圖；

S43：將所述無湍流頻譜圖和所述湍流頻譜圖分別進行灰度計算，獲得無湍流灰度均差值和湍流灰度均差值；

S44：比較所述無湍流灰度均差值和所述湍流灰度均差值，判斷所述湍流環境的湍流強弱。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S1之前還包括：

S0：獲取所述初始渦旋光束和所述初始平面光束。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述S0包括：利用空間光調制器生成所述初始渦旋光束，利用激光器生成高斯光束，高斯光束的束腰處可近似看做所述初始平面光束。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S42包括：

S421：將所述無湍流灰度圖和所述湍流灰度圖的圖像數據格式分別轉換為第一雙精度浮點型數據和第二雙精度浮點型數據；

S422：對所述第一雙精度浮點型數據和第二雙精度浮點型數據分別進行二維離散傅里葉變換，得到第一二維離散傅里葉數據和第二二維離散傅里葉數據；

S423：對所述第一二維離散傅里葉數據和第二二維離散傅里葉數據分別進行快速傅里葉變換，得到第一快速傅里葉數據和第二快速傅里葉數據；

S424：對所述第一快速傅里葉數據和第二快速傅里葉數據的實部分別進行頻譜對數變換，從而獲得無湍流頻譜圖和湍流頻譜圖。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S42之后還包括：對所述無湍流頻譜圖和所述湍流頻譜圖分別進行濾波處理。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S43包括：

S431：去除所述無湍流頻譜圖和所述湍流頻譜圖中的低頻區域；

S432：對去除低頻區域的無湍流頻譜圖和湍流頻譜圖求其灰度直方圖，得到無湍流灰度直方圖和湍流灰度直方圖；

S433：分別計算所述無湍流灰度直方圖和所述湍流灰度直方圖的灰度均差，得到無湍流灰度均差值和湍流灰度均差值。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S44包括：

當所述湍流灰度均差值低于所述無湍流灰度均差值時，則存在湍流，且所述無湍流灰度均差值與所述湍流灰度均差值的差值越小，表示基于渦旋光束的湍流強度越強。