基于圖像處理的光子晶體光纖截面結(jié)構(gòu)重建及色散研究.pdf

1、隨著光子晶體光纖的發(fā)展和研究，擁有特殊結(jié)構(gòu)和靈活性特性的光子晶體光纖應(yīng)用越來越廣泛，精確測(cè)量光子晶體光纖的性能成為了研究重點(diǎn)。針對(duì)實(shí)際光子晶體光纖由于結(jié)構(gòu)不規(guī)則難以進(jìn)行數(shù)值分析的缺點(diǎn)，本文基于圖像處理算法對(duì)光子晶體光纖掃描電鏡截面圖像進(jìn)行處理，并在此基礎(chǔ)上提取出光纖的幾何結(jié)構(gòu)作為測(cè)量其特性的模型，然后在COMSOL Mutilphysics軟件上利用重建的幾何結(jié)構(gòu)模型結(jié)合光子晶體光纖的有限元數(shù)值分析方法對(duì)其色散數(shù)值模擬，提高了光子晶體光

2、纖光學(xué)特性的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確真實(shí)性。
　　本文的主要工作是利用圖像處理算法對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)重建，實(shí)現(xiàn)精確建模的關(guān)鍵是對(duì)光纖截面圖像的識(shí)別和精確提取。首先對(duì)PCF截面圖像采用中值濾波和閾值分割等圖像處理方法進(jìn)行偽信息預(yù)處理，選用經(jīng)典Canny算子檢測(cè)尋找其邊緣，然后利用改進(jìn)亞像素算法篩選出精確的邊緣信息，精確定位PCF截面圖像的結(jié)構(gòu)邊緣;其次利用基于RANSAC算法改進(jìn)的最小二乘法對(duì)圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行擬合操作，即用隨機(jī)抽樣法對(duì)已提取

3、的圖像特征點(diǎn)篩選，剔除幾何結(jié)構(gòu)模型中誤差較大的特征點(diǎn)后，再使用最小二乘法對(duì)篩選后的特征點(diǎn)進(jìn)行擬合操作，對(duì)提取的幾何特征擬合出最優(yōu)幾何—橢圓;最后在基于霍夫曼變換的基礎(chǔ)上，引入了同心圓橢圓檢測(cè)算法，利用上述算法能夠?qū)孛娼Y(jié)構(gòu)進(jìn)行很好的識(shí)別及提取，建立起最優(yōu)光纖模型。
　　利用已經(jīng)得到了PCF截面的重構(gòu)模型，在COMSOL Mutilphysics軟件平臺(tái)上結(jié)合光子晶體光纖的有限元數(shù)值分析法進(jìn)行色散數(shù)值模擬，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析。