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用越來越廣泛，精確測量光子晶體光纖的性能成為了研究重點。針對實際光子晶體光纖由于結(jié)構(gòu)不規(guī)則難以進行數(shù)值分析的缺點，本文基于圖像處理算法對光子晶體光纖掃描電鏡截面圖像進行處理，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)值分析方法對其色散數(shù)值模擬，提高了光子晶體光

2、纖光學特性的評價準確真實性。
　　本文的主要工作是利用圖像處理算法對光子晶體光纖進行幾何結(jié)構(gòu)重建，實現(xiàn)精確建模的關(guān)鍵是對光纖截面圖像的識別和精確提取。首先對PCF截面圖像采用中值濾波和閾值分割等圖像處理方法進行偽信息預處理，選用經(jīng)典Canny算子檢測尋找其邊緣，然后利用改進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算法改進的最小二乘法對圖像的特征點進行擬合操作，即用隨機抽樣法對已提取

3、的圖像特征點篩選，剔除幾何結(jié)構(gòu)模型中誤差較大的特征點后，再使用最小二乘法對篩選后的特征點進行擬合操作，對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算法，利用上述算法能夠?qū)孛娼Y(jié)構(gòu)進行很好的識別及提取，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軟件平臺上結(jié)合光子晶體光纖的有限元數(shù)值分析法進行色散數(shù)值模擬，并對計算結(jié)果進行誤差分析。