[发明专利]基于霍夫梯度下降的熊猫眼保偏光纤自适应对轴方法

说明书

本发明提供一种基于霍夫梯度下降的熊猫眼保偏光纤自适应对轴方法，通过获取两侧的光纤端面RGB图像；进行灰度处理得到光纤端面的灰度图；进行高斯滤波处理，进行固定阈值的二值化得到二值化图像；进行应力区Canny边缘检测，获得光纤边缘轮廓图像；采用霍夫梯度下降算法识别得到各光纤边缘轮廓图像中两圆圆心位置和纤芯圆心位置，分别得到光纤的偏振角度；对比分析得到相似度，设定相似度阈值，若达到设定相似度阈值，则给出两侧待耦合熔接光纤头空间位置信息，根据其信息，基于光纤三维与旋转平台，实现光纤三维姿态的闭环控制自动调整后，实现保偏光纤对接；若未能达到阈值，两段光纤端面不匹配；该方法，与现有技术相比，自适应良好，对接精度高。

技术领域

本发明涉及一种基于霍夫梯度下降的熊猫眼保偏光纤自适应对轴方法，涉及光纤技术领域。

背景技术

熊猫眼保偏光纤在传感器领域应用的日渐活跃，推动了熊猫眼保偏光纤熔接技术相应的发展。熊猫眼保偏光纤熔接要求接点的光功率损耗尽量小、偏振保持的性能良好。而影响熊猫眼保偏光纤性能的主要因素有光纤衰耗和双折射效应，其中对熊猫眼保偏光纤最关注的因素是双折射指标。为此熊猫眼保偏光纤熔接前必须进行双折射轴的精确对准，这是熊猫眼保偏光纤熔接技术要解决的关键问题。

目前主要采用光强分布检测实现光纤对准，通过获取光纤的光强曲线，得到峰值时，进行对芯，如中国专利CN201310369271.X公开的一种熊猫型保偏光纤侧视对轴装置及方法，这种方法下，存在峰值模糊、误差大、精度低的问题。

上述问题是在保偏光纤熔接过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于霍夫梯度下降的熊猫眼保偏光纤自适应对轴方法，解决现有技术中存在的如何在保偏光纤熔接前实现双折射轴的精确对准的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于霍夫梯度下降的熊猫眼保偏光纤自适应对轴方法，包括以下步骤，

S1、将待对接的光纤分别置于光纤熔接机平台上，利用直角棱镜将两侧待对接的光纤的光路反射至摄像头的视场中，使用摄像头分别获取两侧的光纤端面RGB图像；

S2、采用线性加权法，将光纤端面RGB图像进行灰度处理，分别得到光纤端面的灰度图；

S3、对上一步骤得到的光纤端面的灰度图进行高斯滤波处理，分别得到高斯模糊后的高斯模糊灰度图，将所得高斯模糊灰度图进行固定阈值的二值化，得到二值化图像；

S4、对得到的二值化图像分别进行应力区Canny边缘检测，采用轮廓绘制函数对目标图像进行灰度对比，输出得到只含有圆形的图像，即图像只包含光纤边缘轮廓和应力区中心轮廓以及纤芯轮廓；

S5、采用霍夫梯度下降算法识别得到各光纤边缘轮廓图像中两圆圆心位置和纤芯圆心位置；在一侧光纤边缘轮廓图像中标记识别应力区的圆心为A(x₁,y₁)和B(x₂,y₂)，纤芯圆心为R₁(x₁₀,y₁₀)，在另一侧光纤边缘轮廓图像中标记识别的应力区圆心为C(x₃,y₃)和D(x₄,y₄)，纤芯圆心为R₂(x₂₀,y₂₀)；否则认为没有识别到应力区圆心，由光纤熔接机平台的电机驱动光纤至摄像头的视场中，返回步骤S1；

S6、根据光纤边缘轮廓图像中两个标记识别的圆心坐标，分别得到光纤的偏振角度；

S7、将光纤熔接机平台上的待对接的光纤进行旋转，使两侧光纤的偏振角度趋于0°，即左右两侧光纤趋于水平，由步骤S1-S6获取此时的两组图像，对比分析得到相似度，进入下一步骤；