一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109741266A(43)申请公布日2019.05.10(21)申请号201811465657.X(22)申请日2018.12.03(71)申请人西北核技术研究所地址710024陕西省西安市灞桥区平峪路28号(72)发明人谢贤忱杨鹏翎陈绍武赵海川王振宝王飞张磊武俊杰(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人汪海艳(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)G06T11/00(2006.01)G01J1/42(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法(57)摘要本发明涉及一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法，利用频域滤波方法将混叠的高频成分滤除，保留的低频成分包含了长曝光积分光斑的大部分信息，重构阵列采样所丢失的数据，进而将光斑形貌近似恢复出来。与现有的线性插值法相比，可以降低复原光斑的误差，对探测点的布放位置不敏感，从而更为准确地复原光斑图像。CN109741266ACN109741266A权利要求书1/1页1.一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法，其特征在于，包括以下步骤：[1]原始光斑图像函数建立：令f(x,y)表示原始光斑功率分布，其中x＝0,1,2,...,M-1，y＝0,1,2,...,N-1，M×N为原始光斑图像大小，经阵列探测器对原始光斑进行空间取样后的测量数据为fs(x,y)其中comb()为狄拉克梳状函数，dx和dy分别为x方向和y方向上的采样间隔，dx＝dy＝d；[2]计算频谱：对步骤[1]获取的fs(x,y)进行二维离散傅里叶变换DFT其中，u、v为频域系统的频率变量，u＝0,1,2,...,M-1，v＝0,1,2,...,N-1，通过乘以(-1)x+y将变换的原点移至图像中心；[3]频域截断：设相邻探测器之间的间距为dx＝dy＝d，取样单元尺寸为a，采样间隔为d/a，则频域截断的谱宽为Ma/d和Na/d；对F(u,v)函数进行低频滤波，得到截断函数其中[4]复原光斑图像函数建立：对截断处理后的频谱进行傅里叶反变换IDFTf'(x,y)即为复原的光斑功率分布函数，对其进行图像显示即获得光斑图像。2CN109741266A说明书1/4页一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于阵列探测法的激光光斑图像的复原显示方法，是一种阵列采样数据经频域滤波处理后近似恢复光斑形貌的方法。背景技术[0002]在激光远程传输试验中，基于光电探测器的阵列探测法是测量激光远场光斑强度时空分布的有效手段，通常将光电探测器排布成若干行和若干列的点阵结构，每个探测器对所在区域照射的光斑进行空间取样，最后通过图像复原的方法得到激光光斑。由于光电探测器的光敏元面积有限，使得光电阵列探测法测量得到的是经过空间取样后的光斑强度时空分布的分立值，不可避免的丢失了部分远场光斑强度时空分布的信息。目前常用的光斑复原显示方法为线性插值法，即根据探测器光敏元所在位置处的光强数值，通过线性插值得到空白区域的光强值，以补足空间取样中丢失的数据。[0003]线性插值法在实际应用中存在一定的不足：1)光斑的峰值功率偏差大。实际应用中由于测量系统摆放位置的关系，不能保证探测器正好准确探测到激光光斑的峰值光强点，而线性插值无法重构出峰值点，故对峰值功率的测量产生较大的偏差。2)复原的光斑形貌差距大。当空间采样间隔较大时，使用线性插值法恢复的光斑会出现拐点，无法得到平滑的图像，与实际光斑产生较大偏差。发明内容[0004]本发明的目的是克服现有线性插值存在的不足，提供一种用于阵列探测法的激光光斑图像的复原方法，用以近似恢复光斑形貌，从而进行直观的光斑图像显示。[0005]本发明的基本构思是：光电探测法测量激光光斑时，帧频(时间分辨率)可达数十至数百Hz，其长曝光积分光斑图像通过将积分时间内的每一帧图像的光强分布进行平均的方式获取，故积分光斑的频谱以低频为主。经阵列采样后，其高频成分发生混叠而无法恢复，利用频域滤波方法将混叠的高频成分滤除，保留的低频成分包含了长曝光积分光斑的大部分信息。故利用保留的低频信息可以重构阵列采样所丢失的数据，进而将光斑形貌近似恢复出来。[0006]本发明的技术解决方案是提供一种阵列探测法激光光斑图像的复原显示方法，包括以下步骤：[0007][1]令f(x,y)表示光斑功率分布，其中x＝0,1,2,...,M-1，y＝0,1,2,...,N-1，M×N为光斑图像大小，经阵列探测器对光斑进行空间取样后的测量数据为fs(x,y)[0008][0009]其中comb()为狄拉克梳状函数，dx和dy分别为x方向和y方向上的采样间隔，一