[發(fā)明專利]一種自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心和半徑的方法

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• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114627178A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 谷升陽;魏亞飛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/73;G06T5/10;G01J3/28;G01J3/45
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

本發(fā)明公開了一種自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心和半徑的方法，用于自動確定法布里珀羅干涉圖像圓環(huán)圓心和半徑的方法。本發(fā)明首先是對氣輝干涉圖像進(jìn)行濾波處理和計算的預(yù)處理，然后是計算每個干涉圓環(huán)像素點圓心的像素方差，接著利用干涉圓環(huán)像素點圓心的像素方差最大值對應(yīng)的像素點得到圓心位置，并用傅里葉擬合得到不同階次圓環(huán)半徑，最后判斷是否達(dá)到了精度要求。本發(fā)明的方法巧妙利用了氣輝干涉圖像亮度的分布規(guī)律，通過計算方差的方法來自動確定干涉圓環(huán)圓心和半徑，并且可以根據(jù)實際的要求給出相應(yīng)精度的計算結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜測量圖像的處理方法，尤其涉及一種自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心和半徑的方法。

背景技術(shù)

法布里珀羅干涉儀是一種擁有高精度的光學(xué)探測儀器，因此被廣泛應(yīng)用在光學(xué)波長計、單模激光產(chǎn)生、天文學(xué)和引力波探測等方面。法布里珀羅干涉儀的核心部分是兩塊平行放置的高反射率玻璃，稱為標(biāo)準(zhǔn)具。當(dāng)一束光入射到標(biāo)準(zhǔn)具中時會被多次反射，反射光之間有固定的相位差，從而產(chǎn)生干涉條紋。干涉的條紋被匯聚到一個高精度相機上，如CCD相機。通過分析得到的干涉圖樣，來分析光譜的信息，進(jìn)而得到需要探測的物理量。

在空間物理領(lǐng)域，探測中高層大氣的風(fēng)場和溫度是法布里珀羅干涉儀的一個重要應(yīng)用。氣輝存在于中高層大氣中，主要來自于白天被太陽電磁輻射后大氣分子或原子的電離和激發(fā)，而夜間時大氣分子或原子則會從不穩(wěn)定的狀態(tài)躍遷回低能態(tài)，并產(chǎn)生特定波長的光。一般可認(rèn)為與大氣擁有相同的風(fēng)速和溫度。當(dāng)電離的大氣分子或原子隨大氣運動或熱運動時會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，通過法布里珀羅干涉儀探測這些氣輝光，就可以反演出大氣的風(fēng)速和溫度。

確定圓心之前首先要對干涉圖像進(jìn)行濾波處理，消除其他光源的干擾，如星光、月光和燈光等。目前使用的估計圓心的方法主要包括一下四種。第一種是人為估計，這種方法誤差最大，不能自動化，而且每個人得到的圓心位置不同。第二種是逐次逼近法：首先做一條豎直直線并進(jìn)行擬合，得到中心，然后經(jīng)過這個圓心做一條水平直線并進(jìn)行擬合，得到中心，接著經(jīng)過這個圓心做一條豎直直線，得到圓心。重復(fù)以上步驟可得到圓心，這種方法可行，但是精度不夠。第三種是截取弦長法：在第一種方法的基礎(chǔ)上，取數(shù)條水平直線進(jìn)行擬合，找到圓心兩側(cè)對應(yīng)的峰值位置，將得到的結(jié)果進(jìn)行平均，即為圓心的橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)可利用相同數(shù)量的豎直直線獲得。這種方法雖然能找到較為精確的圓心，但是不能自動化處理。第四種：二值圖像法：設(shè)定合理的閾值，將干涉圖像經(jīng)過閾值處理，大于這個閾值的設(shè)為1，小于的設(shè)為0，接下來標(biāo)記二值圖像中的連通分量，將這些連通的分量及進(jìn)行平均，作為圓環(huán)的圓心。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心和半徑的方法，目的是實現(xiàn)全自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心，為與之相關(guān)的其他算法奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明提供的一種自動確定法布里珀羅干涉圓環(huán)圓心和半徑的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用法布里珀羅干涉儀采集氣輝干涉圖像，將氣輝干涉圖像進(jìn)行濾波處理得到濾波后法布里珀羅干涉圖像；

步驟2：在濾波后法布里珀羅干涉圖像中，進(jìn)一步定義干涉圓環(huán)圓心所在的圖像區(qū)域，計算干涉圓環(huán)圓心所在的圖像區(qū)域到濾波后法布里珀羅干涉圖像邊緣的最小距離；