專利名稱：基于矩不變性的激光光束束寬評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，主要涉及一種激光空域參數(shù)測量算法，尤其涉及一種激光光束束寬的評價(jià)方法。
背景技術(shù)：
近年來，激光技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在工業(yè)、醫(yī)療、國防、信息科學(xué)、生物技術(shù)等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。光束質(zhì)量是判斷激光系統(tǒng)綜合性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，對激光光束質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確測量可以為激光輸出提供準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而使激光更安全、可靠、有效地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光光束質(zhì)量測量技術(shù)也在不斷發(fā)展之中。激光光束質(zhì)量主要包括激光光束束寬、空間強(qiáng)度分布、束散角和指向穩(wěn)定性等空域參數(shù)，這些參數(shù)決定著激光的有效傳輸距離、激光在目標(biāo)上的聚焦性能等指標(biāo)。在反映激光光束質(zhì)量的空域參數(shù)中，激光光束束寬具有重要的地位，并直接決定著束散角的測量結(jié)果。在實(shí)際測量中，一般是通過陣列探測器(如CCD)對激光光束的橫截面進(jìn)行成像，再對采集的二維圖像進(jìn)行處理得到激光光束的束寬。針對束寬的算法主要有Ι/e2定義法和二階矩定義法。Ι/e2定義法是經(jīng)常被使用的一種方法，對旋轉(zhuǎn)對稱光束，在通過光斑質(zhì)心的光強(qiáng)(光功率度)分布曲線Kr)上，最大值_的Ι/e2 (見如下公式I)處二點(diǎn)間距離之半定義為束寬W6:Kwe) = 1/e2 X Imax(I)二階矩定義法主要基于1995年ISO/D ISl1146國際標(biāo)準(zhǔn)文件規(guī)定的束寬定義及其測定方法。即用功率密度分布的二階矩給出x，y方向的束寬1和\(見如下公式2和3)，上述積分原則上是對整個(gè)x-y平面積分，實(shí)際上此積分是至少在捕獲光功率(能量)99 %以上的區(qū)域進(jìn)行。此方法在理論上較為嚴(yán)格，是當(dāng)前廣為應(yīng)用的計(jì)算方法。
權(quán)利要求
1.一種基于矩不變性的激光光束束寬評價(jià)方法，其特征在于:該方法包括以下操作步驟: 第一步，接到鍵盤命令后讀取光束圖像O和背景噪聲圖B，將光束圖像O的灰度值減去背景噪聲圖像B中對應(yīng)像素的灰度值，得到待測圖像G并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的硬盤中； 第二步，統(tǒng)計(jì)得到待測圖像G的灰度直方圖，計(jì)算所述灰度直方圖的門限閾值m，根據(jù)下式處理得到所述待測圖像G的二值化圖像G2,并將該二值化圖像G2存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤中:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于矩不變性的激光光束束寬評價(jià)方法，屬于光學(xué)計(jì)量領(lǐng)域。本評價(jià)方法首先對采集到的光束圖像進(jìn)行扣除背景、二值化、中值濾波處理得到濾波圖像，之后在濾波圖像上進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記找出實(shí)測光斑區(qū)域，然后計(jì)算實(shí)測光斑的質(zhì)心和二階矩并將計(jì)算結(jié)果代入基于矩不變性原理獲得的公式中，計(jì)算出光斑的長軸和短軸，即束寬；最后用與計(jì)算結(jié)果相適應(yīng)的矩形框住實(shí)測光斑并顯示。用本評價(jià)方法不僅可以計(jì)算規(guī)則形狀，如圓形、橢圓形的激光光斑，也可以計(jì)算不規(guī)則形狀的激光光斑，且計(jì)算結(jié)果不因光斑的平移和旋轉(zhuǎn)而改變，反應(yīng)了激光光束的固有特性。
文檔編號G01J1/00GK103162818SQ201310031050
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月12日
發(fā)明者楊斌, 楊鴻儒, 韓占鎖, 王學(xué)新, 袁良, 史繼芳, 楊冶平, 黎高平 申請人:中國兵器工業(yè)第二0五研究所