一种光学图像处理器及处理方法技术

本发明专利技术提供了一种光学图像处理器及处理方法。所述光学图像处理器包括4f相干成像系统、电极板、第一光源和第二光源；4f相干成像系统由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CCD依次排列组成；电极板用于向所述光折变晶体沿光轴方向施加电场；第一光源用于提供入射所述被测物的第一光束；第二光源用于提供第二光束，所述第二光束经分束后形成孤子光和背景光；所述孤子光经所述第一透镜聚焦后入射所述光折变晶体，所述背景光入射所述光折变晶体。本发明专利技术所提供的光学图像处理器，利用二维光折变空间光孤子诱导波导结合4f相干成像系统来实现光学图像处理，使光折变空间光孤子在光学信息处理领域得到了应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非线性光学和光学信息处理领域，尤其是涉及光折变效应抑制衍射发散的光学非线性效应与4f相干成像系统结合应用于光学图像处理。
技术介绍
空间光孤子是强光引起介质折射率非线性变化而产生的，当非线性介质折射率改变引起的光束自聚焦与光束衍射自发散作用相平衡时，光就能达到自陷，传播时轮廓不变，形成空间光孤子。光折变空间光孤子以其独特的物理性质和在光开关及光束控制选择方面的潜在应用价值而备受关注。光折变空间光孤子的很多特性已经被广泛研究，包括在不同光折变介质中的形成机制、波导性质、类粒子性的相互作用、碰撞时的能量守恒和交换等，同时其在全光开关、图像传输、光控折射率传感器等领域的应用也有报道。 光学4f相干成像系统常常用来进行光学图像处理，其关键是在频谱面上选择合适的空间滤波器，对光学图像的空间频谱进行滤波，以实现边缘提取、特征提取和模式识别等来获得预期图像信息。光学图像边缘提取在光学信息处理和模式识别中是非常有效的技术手段。光学图像的边缘对应着傅里叶频谱的高频部分，边缘增强能够使得模式识别中自相关峰变得更加锐利，从而增强模式识别鉴别力。已经有很多早期研究报道了利用光折变晶体作为实时记录介质在两波混频和四波混频系统中实现光学图像的边缘增强，以及基于光学图像的边缘增强的相干和非相干光学模式识别。 目前，对于空间光孤子在光学信息处理领域的应用，尚没有研究报道。如何更深入地研究空间光孤子的特性以使其应用于更多更广的领域，成为人们一直努力研究的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种光学图像处理器，该光学图像处理器是光折变空间光孤子诱导波导结合光学4f相干成像系统来实现光学图像处理的处理器。 本专利技术的目的之二就是提供一种光学图像处理方法，该方法是将空间光孤子应用于光学信息处理领域，扩大了空间光孤子的应用领域。 本专利技术的目的之一是这样实现的:一种光学图像处理器，包括:4f相干成像系统，由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CXD依次排列组成，依次排列的五者中任意相邻两者之间的距离为f ;所述第一透镜与所述第二透镜的焦距均为f ;由所述第一透镜出射的光束入射到所述光折变晶体的方向与所述光折变晶体的光轴垂直；电极板，用于向所述光折变晶体沿光轴方向施加电场；第一光源，用于提供入射所述被测物的第一光束；以及第二光源，用于提供第二光束，所述第二光束经分束后形成孤子光和背景光；所述孤子光经所述第一透镜聚焦后入射所述光折变晶体，所述背景光入射所述光折变晶体。 所述第一光源包括第一激光器、第一透镜组、第一全反镜和第一分光棱镜；所述第一激光器用于发射第一光束，由所述第一激光器所发射的第一光束首先经所述第一透镜组扩束准直，之后由所述第一全反镜全反射后入射到所述被测物上，由所述被测物出射的第一光束经所述第一分光棱镜反射后入射所述第一透镜；所述第二光源包括第二激光器、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第二透镜组、第三透镜组、第一偏振片、第二偏振片、斩波器、第二全反镜和第三全反镜；所述第二激光器用于发射第二光束，由所述第二激光器所发射的第二光束经所述第二分光棱镜后分束为两束垂直的孤子光和背景光；所述孤子光首先经所述第二透镜组扩束准直，之后通过所述第一偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴平行的e光,接着经所述第一分光棱镜透射后入射所述第一透镜；所述背景光首先经所述斩波器斩波，之后经所述第二全反镜全反射，接着由所述第三透镜组扩束准直，再经所述第二偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴垂直的ο光，然后经所述第三全反镜全反射后入射所述第三分光棱镜，所述第三分光棱镜位于所述第一透镜与所述光折变晶体之间，所述背景光经所述第三分光棱镜反射后入射所述光折变晶体。 所述光折变晶体为掺Ce的SBN晶体。 本专利技术所提供的光学图像处理器，利用光折变晶体在施加外电场时，能够形成光折变空间光孤子，即在晶体内部光束被横向束缚而不展宽，等效于波导效应；将此光折变空间光孤子诱导的波导作为4f相干成像系统的空间频率滤波器，对光学图像的空间频谱加以调制，即通过加强其空间频谱的低频分量或高频分量，来获得相应空间频率的光学图像，实现对光学图像的信息处理。这种利用二维光折变空间光孤子诱导波导结合4f相干成像系统来实现光学图像处理的处理器，使光折变空间光孤子在光学信息处理领域得到了应用，扩大了光折变空间光孤子的应用领域。 本专利技术的目的之二是这样实现的:一种光学图像处理方法，包括如下步骤:a、搭建光路:由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CXD依次排列组成4f相干成像系统，由第一光源提供入射所述被测物的第一光束；所述4f相干成像系统中任意相邻两者之间的距离为f，所述第一透镜与所述第二透镜的焦距均为f;在所述4f相干成像系统中，由所述第一透镜出射的光束入射到所述光折变晶体的方向与所述光折变晶体的光轴垂直；由第二光源提供第二光束，所述第二光束经分束后形成孤子光和背景光；所述孤子光经所述第一透镜聚焦后入射所述光折变晶体，所述背景光入射所述光折变晶体；b、向所述光折变晶体沿光轴方向施加电场，使所述孤子光经所述第一透镜、所述光折变晶体后，在所述光折变晶体的后表面形成空间光孤子；C、调节光路，使所述第一光束与所述孤子光在所述第一透镜与所述第二透镜之间的光路路径重合；d、由所述4f相干成像系统中的所述CCD采集所述被测物的傅里叶频谱中低频分量增强、高频分量损耗后的成像；e、调节所述第一光束的路径或调节所述光折变晶体的位置，使所述第一光束入射到所述光折变晶体内的路径偏离原来所在路径μm量级的距离；f、由所述4f相干成像系统中的所述CCD采集所述被测物的傅里叶频谱中高频分量增强、低频分量损耗后的成像。 步骤a中:所述第一光源包括第一激光器、第一透镜组、第一全反镜和第一分光棱镜；所述第一激光器用于发射第一光束，由所述第一激光器所发射的第一光束首先经所述第一透镜组扩束准直，之后由所述第一全反镜全反射后入射到所述被测物上，由所述被测物出射的第一光束经所述第一分光棱镜反射后入射所述第一透镜；所述第二光源包括第二激光器、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第二透镜组、第三透镜组、第一偏振片、第二偏振片、斩波器、第二全反镜和第三全反镜；所述第二激光器用于发射第二光束，由所述第二激光器所发射的第二光束经所述第二分光棱镜后分束为两束垂直的孤子光和背景光；所述孤子光首先经所述第二透镜组扩束准直，之后通过所述第一偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴平行的e光,接着经所述第一分光棱镜透射后入射所述第一透镜；所述背景光首先经所述斩波器斩波，之后经所述第二全反镜全反射，接着由所述第三透镜组扩束准直，再经所述第二偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴垂直的ο光，然后经所述第三全反镜全反射后入射所述第三分光棱镜，所述第三分光棱镜位于所述第一透镜与所述光折变晶体之间，所述背景光经所述第三分光棱镜反射后入射所述光折变晶体。 步骤b中向所述光折变晶体沿光轴方向施加的电场的强度为2400V/cm。 步骤a中所述光折变晶体为掺Ce的SBN晶体。 步骤a中所述第一光束和所述第二光束均为532nm的激光光束。 本专利技术所提供的光学图像处理方法，首先搭建光路，光路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学图像处理器，其特征是，包括：4f相干成像系统，由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CCD依次排列组成，依次排列的五者中任意相邻两者之间的距离为f；所述第一透镜与所述第二透镜的焦距均为f；由所述第一透镜出射的光束入射到所述光折变晶体的方向与所述光折变晶体的光轴垂直；电极板，用于向所述光折变晶体沿光轴方向施加电场；第一光源，用于提供入射所述被测物的第一光束；以及第二光源，用于提供第二光束，所述第二光束经分束后形成孤子光和背景光；所述孤子光经所述第一透镜聚焦后入射所述光折变晶体，所述背景光入射所述光折变晶体。

【技术特征摘要】
1.一种光学图像处理器，其特征是，包括: 4f相干成像系统，由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CXD依次排列组成，依次排列的五者中任意相邻两者之间的距离为f ;所述第一透镜与所述第二透镜的焦距均为f ;由所述第一透镜出射的光束入射到所述光折变晶体的方向与所述光折变晶体的光轴垂直； 电极板，用于向所述光折变晶体沿光轴方向施加电场； 第一光源，用于提供入射所述被测物的第一光束；以及 第二光源，用于提供第二光束，所述第二光束经分束后形成孤子光和背景光；所述孤子光经所述第一透镜聚焦后入射所述光折变晶体，所述背景光入射所述光折变晶体。2.根据权利要求1所述的光学图像处理器，其特征是，所述第一光源包括第一激光器、第一透镜组、第一全反镜和第一分光棱镜；所述第一激光器用于发射第一光束，由所述第一激光器所发射的第一光束首先经所述第一透镜组扩束准直，之后由所述第一全反镜全反射后入射到所述被测物上，由所述被测物出射的第一光束经所述第一分光棱镜反射后入射所述第一透镜； 所述第二光源包括第二激光器、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第二透镜组、第三透镜组、第一偏振片、第二偏振片、斩波器、第二全反镜和第三全反镜；所述第二激光器用于发射第二光束，由所述第二激光器所发射的第二光束经所述第二分光棱镜后分束为两束垂直的孤子光和背景光；所述孤子光首先经所述第二透镜组扩束准直，之后通过所述第一偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴平行的e光,接着经所述第一分光棱镜透射后入射所述第一透镜；所述背景光首先经所述斩波器斩波，之后经所述第二全反镜全反射，接着由所述第三透镜组扩束准直，再经所述第二偏振片形成偏振方向与所述光折变晶体的光轴垂直的ο光，然后经所述第三全反镜全反射后入射所述第三分光棱镜，所述第三分光棱镜位于所述第一透镜与所述光折变晶体之间，所述背景光经所述第三分光棱镜反射后入射所述光折变晶体。3.根据权利要求1所述的光学图像处理器，其特征是，所述光折变晶体为掺Ce的SBN晶体。4.一种光学图像处理方法，其特征是，包括如下步骤: a、搭建光路:由被测物、第一透镜、光折变晶体、第二透镜和CXD依次排列组成4f相干成像系统，由第一光源提供入射所述被测物的第一光束；所述4f相干成像系统中任意相邻两者之间的距离为f，所述第一透镜与所述第二透镜的焦距均为f;在所述4f相干成像系统中，由所述第一透镜出射的光束入射到所述光折变晶体的方向与所述光折变晶体的光轴垂直；由第二光源提供第二光束，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，郭庆林，梁宝来，张素恒，王淑芳，傅广生，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13