[发明专利]一种基于端面图像互相关的光纤保偏熔接旋转角对准方法

摘要

本发明公开了一种基于端面图像互相关的光纤保偏熔接旋转角对准方法。本发明通过熔接机的端面成像装置，获得两段光纤端面的图像，运用图像处理技术提取出光纤端面区域的图像；以一定的角度步长旋转第一待熔光纤端面区域图像，计算不同旋转角度时和第二待熔光纤端面区域图像的互相关系数，互相关系数最高时对应的旋转角度即为两段光纤端面精确对准的角度。本发明提供的基于端面图像互相关的光纤保偏熔接旋转角对准方法，适用于多种需要进行保偏熔接的光纤，如熊猫型保偏光纤、椭圆芯型光纤、多芯光纤等，具有适用性广、精度高的特点。

主权项

1.一种基于端面图像互相关的光纤保偏熔接旋转角对准方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获得两段光纤端面的图像：通过熔接机的端面成像装置，分别获得第一待熔光纤和第二待熔光纤的清晰的端面图像；(2)第一待熔光纤包层圆参数检测：将第一待熔光纤端面的彩色图像转换为灰度图像，对灰度图像进行滤波，使图像更加平滑，减小光纤端面上切割缺口造成的影响，得到灰度图像imgGray；以imgGray的左上方顶点为原点建立直角坐标系，第一行像素的排列方向为x轴的正方向，第一列像素的排列方向为y轴的正方向；将imgGray转换为二值图像imgBinary，imgBinary中非光纤端面区域的灰度值为0，光纤端面区域的灰度值为255；检测imgBinary中光纤包层的边缘，获得边缘上所有灰度值为255的像素点，对所有的像素点进行圆拟合，拟合出第一待熔光纤图像中包层的半径R1，圆心坐标为(x1,y1)；(3)第二待熔光纤包层圆参数检测：对第二待熔光纤重复步骤(2)，得到第二待熔光纤包层的圆参数，第二待熔光纤包层的半径为R2，圆心坐标为(x2,y2)；(4)提取第一待熔光纤和第二待熔光纤光纤区域的灰度值矩阵：以(x₁,y₁)为中心，从imgGray中提取出像素点数量为m×n个的光纤端面区域灰度值矩阵K(m,n)，以(x₂,y₂)为中心，从第二待熔光纤的灰度图像中提取出像素点数量为m×n个的光纤端面区域灰度值矩阵I(m,n)，m、n分别为灰度矩阵的行数和列数，m、n为奇数且m＞2R₁、m＞2R₂、n＞2R₁、n＞2R₂，K(m,n)的中心即为imgGray中包层的圆心(x₁,y₁)，I(m,n)的中心即为第二待熔光纤灰度图像中包层的圆心(x₂,y₂)；(5)计算第一待熔光纤不同旋转角度β时的互相关系数R_β：以角度步长θ将灰度值矩阵K(m,n)绕矩阵中心进行插值逆时针旋转，旋转角度为β时的灰度值矩阵为K_β′，β＝a×θ，a为整数，使矩阵K_β′和K(m,n)的中心重合，然后将K_β′中越过矩阵K(m,n)边线的像素位置去掉，对K_β′中缺少的像素位置以背景灰度值backgroundVal进行填充，得到元素数量为m×n的灰度值矩阵K_β(m,n)，所述背景灰度值backgroundVal指imgGray左上角顶点像素的灰度值，计算第一待熔光纤旋转角度为β时的灰度值矩阵K_β(m,n)和第二待熔光纤灰度值矩阵I(m,n)的互相关系数R_β，则R_β为旋转角度为β时的互相关系数，不同旋转角度β时的互相关系数R_β组成互相关系数向量R；(6)第一待熔光纤和第二待熔光纤对准：互相关系数向量R中最大的元素对应的角度βmax即为第一待熔光纤和第二待熔光纤端面旋转角精确对准时的角度，将得到的旋转角度βmax输入熔接机，使第一待熔光纤旋转角度βmax，旋转方向和端面图像旋转的方向一致，完成第一待熔光纤和第二待熔光纤旋转角精确对准。