基於矩不變性的雷射光束束寬評價方法

2023-08-02 06:18:21

專利名稱：基於矩不變性的雷射光束束寬評價方法
技術領域：
本發明屬於光學計量領域，主要涉及一種雷射空域參數測量算法，尤其涉及一種雷射光束束寬的評價方法。
背景技術：
近年來，雷射技術獲得了突飛猛進的發展，在工業、醫療、國防、信息科學、生物技術等諸多領域都得到了廣泛的應用。光束質量是判斷雷射系統綜合性能的一項重要技術指標，對雷射光束質量進行準確測量可以為雷射輸出提供準確可靠的實驗數據，從而使雷射更安全、可靠、有效地應用於各個領域。隨著雷射技術的發展，雷射光束質量測量技術也在不斷發展之中。雷射光束質量主要包括雷射光束束寬、空間強度分布、束散角和指向穩定性等空域參數，這些參數決定著雷射的有效傳輸距離、雷射在目標上的聚焦性能等指標。在反映雷射光束質量的空域參數中，雷射光束束寬具有重要的地位，並直接決定著束散角的測量結果。在實際測量中，一般是通過陣列探測器(如CCD)對雷射光束的橫截面進行成像，再對採集的二維圖像進行處理得到雷射光束的束寬。針對束寬的算法主要有Ι/e2定義法和二階矩定義法。Ι/e2定義法是經常被使用的一種方法，對旋轉對稱光束，在通過光斑質心的光強(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於1995年ISO/D ISl1146國際標準文件規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x-y平面積分，實際上此積分是至少在捕獲光功率(能量)99 %以上的區域進行。此方法在理論上較為嚴格，是當前廣為應用的計算方法。
權利要求
1.一種基於矩不變性的雷射光束束寬評價方法，其特徵在於:該方法包括以下操作步驟: 第一步，接到鍵盤命令後讀取光束圖像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中對應像素的灰度值，得到待測圖像G並存儲到計算機的硬碟中； 第二步，統計得到待測圖像G的灰度直方圖，計算所述灰度直方圖的門限閾值m，根據下式處理得到所述待測圖像G的二值化圖像G2,並將該二值化圖像G2存儲在計算機的硬碟中:
全文摘要
本發明公開了一種基於矩不變性的雷射光束束寬評價方法，屬於光學計量領域。本評價方法首先對採集到的光束圖像進行扣除背景、二值化、中值濾波處理得到濾波圖像，之後在濾波圖像上進行區域標記找出實測光斑區域，然後計算實測光斑的質心和二階矩並將計算結果代入基於矩不變性原理獲得的公式中，計算出光斑的長軸和短軸，即束寬；最後用與計算結果相適應的矩形框住實測光斑並顯示。用本評價方法不僅可以計算規則形狀，如圓形、橢圓形的雷射光斑，也可以計算不規則形狀的雷射光斑，且計算結果不因光斑的平移和旋轉而改變，反應了雷射光束的固有特性。
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 優先權日2013年1月12日
發明者楊斌, 楊鴻儒, 韓佔鎖, 王學新, 袁良, 史繼芳, 楊冶平, 黎高平 申請人:中國兵器工業第二0五研究所