[發明專利]一種整形激光的調節控制方法

在審

• 申請號: 202210797806.2
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115145024A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 王曉雷;耿一平
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/09
• 代理公司: 天津展譽專利代理有限公司 12221
• 代理人: 齊文娟

本發明涉及利用DMD實現光場整形技術領域，尤其涉及一種整形激光的調節控制方法。一種整形激光的調節控制方法，利用攝像頭拍攝整形目標區域獲得目標圖像，利用圖像識別獲得目標圖像的信息，根據目標圖像的信息設計相位圖，將相位圖加載到數字微鏡器件DMD上，實現對入射高斯型激光的相位調制，再經過透鏡聚焦后產生與目標圖像的大小和形狀相匹配的聚焦光斑。本發明的有益效果是：根據目標圖像的大小和形狀調控激光，實現精準的激光整形操作。由于輻照激光與目標圖像區域匹配，從而在盡可能小的范圍內實現對目標圖像的定位和治療，且該技術對目標圖像周圍的正常區域無激光損傷。

技術領域

本發明涉及利用數字微鏡器件(Digtial Micromirror Devices,DMD)實現光場整形技術領域，尤其涉及一種整形激光的調節控制方法。

背景技術

目前激光整形采用的方法是將一定強度的激光直接輻照到目標圖像的表面，不區分目標圖像的大小和形狀，通過手動控制激光輻照的位置來實現對目標圖像的祛除。但是，由于激光整形在實際應用時，會遇到復雜目標圖像，例如不同的形狀、大小、以及顏色深淺。當輻照激光面積大于目標圖像本身大小時，則存在對非目標圖像部分的損傷，并且降低了激光的使用效率；而當輻照激光面積小于目標圖像本身大小時，則需要將輻照激光逐點掃描色斑區域，從而實現對整塊目標圖像的去除，在降低了激光整形效率的同時也增加了操作的難度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種整形激光的調節控制方法。

本發明是通過以下技術方案予以實現：

首先利用攝像頭對皮膚表面的色斑進行拍攝獲得色斑圖像，根據圖像中提供的色斑大小和形狀對加載到數字微鏡器件(Digtial Micromirror Devices,DMD)的相位圖進行設計。將設計好的相位圖加載到DMD上，實現對入射高斯型激光的相位調制，再經過透鏡聚焦后產生和色斑的大小及形狀相匹配的聚焦光斑。將該聚焦光斑輻照到色斑上，實現色斑的精確祛除。

圖像識別系統：圖像識別系統主要有圖像采集裝置和識別算法兩部分組成，其中識別算法包括圖像邊緣提取、降噪等。本發明以激光祛斑為例進行技術說明，首先利用機器視覺CCD的攝像頭對色斑區域進行圖像采集，之后需對色斑區域進行提取，本發明采用拉普拉斯銳化和閾值分割相結合的邊緣檢測方法對色斑區域進行提取，拉普拉斯銳化是各向同性的線性算法，可以比較有效地突出圖像的邊緣，經過拉普拉斯銳化后，圖像可以比較清晰地顯示出色斑邊緣信息，由于銳化之后的圖像像素分為邊緣像素和非邊緣像素，本發明根據銳化圖像灰度直方圖的邊緣像素和非邊緣像素的聚類灰度值，采用閾值分割的方法對邊緣像素和非邊緣像素進行分割。通過邊緣提取的編程計算，可得到色斑形狀、大小和色度信息，從而得到相位設計所需的圖像數據。本發明采用的CCD型號為：S+K工業相機GigEVision接口線陣相機CCD，有效像素為512-8160pixels。

圖像相位設計：

根據色斑圖像提供的形狀、大小和色度特征，從而確定要產生的聚焦光斑的形狀、大小和能量分布。然后利用迭代傅里葉變換算法進行特定衍射強度的光束整形相位設計。其設計的流程如下:

(1)將衍射光學元件的相位函數值U(u,v)進行傅里葉變換,在像平面得到變換后的場分布F′(x，y)；

(2)為了使像平面不斷接近目標場分布,保持像平面的相位分布不變，用期望場的振幅分布B(x,y)來替代像平面的振幅分布|F′(x,y)|；

(3)將經過修正后的像平面的場分布做逆傅里葉變換,得到衍射光學元件平面的場分布f(u,v)；

(4)由于所設計的光束整形元件為純相位型衍射光學元件,其振幅為1，因此保留其相位信息，用振幅為1的A(u,v)來替代|f′(u,v)|，以保證所設計的光束整形器件為純相位型光學元件。