一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片技术

本发明专利技术涉及光学分析技术领域，为一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片，先获取具有衍射环的光斑图像，以最小步长为步长，根据中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，得到中心网格环，并通过每次增加一个步长重复上述步骤以提取得到光斑图像的所有的网格环；然后以网格环均值为纵坐标、网格环大小为横坐标，将得到的网格环均值绘制得到环均值曲线；最后在环均值曲线中，根据阈值找出各个衍射环边界所对应的网格以分离出各网格环以供分析。该方案仅基于图像分析即可实现光束衍射环的提取和测量，除一台相机外不需要额外的测量器件，即插即用，具有直观、简单、便携、高效的特点，并可以实现对具有不同圆度和角度光斑的测量。斑的测量。斑的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片


[0001]本专利技术涉及光学分析
，具体涉及一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片。

技术介绍

[0002]可形成衍射环光斑的激光光束一般具有中心光斑并附带多级衍射环，其在激光加工工业的领域得以广泛应用。申请号为CN201510255809.3的专利技术专利公开了一种基于激光束衍射光斑特性的超精密车削加工表面三维微观形貌测量方法，其步骤如下：一、将激光器预热；二、将激光器、线性衰减片、小孔光阑、透镜、CCD相机调整在同一高度；三、将工件安装在回转工作台上，打开激光器，激光器输出的激光束依次经线性衰减片和小孔光阑后照射到工件表面，转动回转工作台以调整激光束的入射角度；四、激光束在工件表面发生衍射现象，产生衍射光斑，衍射光斑按照不同级次分布开，通过透镜后，被调整为平行光束；五、CCD相机采集衍射光斑图像，得到各级衍射光斑的强度和位置关系，再利用光栅方程计算出表面三维微观形貌的大小。
[0003]在对上述可形成衍射环光斑的光束进行应用时，需要对每个衍射环的环能量占比、尺寸大小等参数进行分析，从而了解具有不同衍射环的光束对加工材料的作用有何区别，使其更好的服务于生产。但目前尚无对单个衍射环的相关参数进行分析的方法和工具。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片，解决了以上所述的目前尚无对单个衍射环的相关参数进行分析的方法和工具的技术问题。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题提供了一种基于图像的光斑衍射环分析方法，包括以下步骤：S1，获取具有衍射环的光斑图像，所述光斑图像包括中心光斑及由内而外依次环绕分布于所述中心光斑的外围的多个衍射环，根据所述中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，设定两轴方向的最小步长塞尔光束和；S2，以最小步长为步长，根据所述中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，得到中心网格环，并通过每次增加一个步长重复上述步骤以提取得到光斑图像的所有的网格环；S3，以网格环均值为纵坐标、网格环大小为横坐标，将得到的网格环均值绘制得到环均值曲线；S4，在环均值曲线中，根据阈值找出各个衍射环边界所对应的网格以分离出各网格环，提取出各网格环的数据及图像以供分析。
[0006]可选地，所述最小步长塞尔光束和的大小与椭圆率相等或成倍数关系。
[0007]可选地，多个衍射环包括第一衍射环P1、第二衍射环P2、第三衍射环P3...及第N衍
射环PN；根据S2方法分别获取各衍射环对应的网格环，其中所述第一衍射环P1、第二衍射环P2、第三衍射环P3...及第N衍射环PN一一对应的各椭圆图像为第一外围椭圆S1、第二外围椭圆S2、第三外围椭圆S3...及第N外围椭圆SN，N为大于或等于1的正整数。
[0008]可选地，所述S2具体包括：S21，生成两个具有相同中心、旋转角及椭圆率的椭圆图像MASK_a和椭圆图像MASK_b，其中MASK_b的两轴分别比MASK_a大一个步长，椭圆图像的内部像素值填充1，外部像素值全部为0，将椭圆图像MASK_a和椭圆图像MASK_b进行异或得到中心网格环的mask图像；S22，根据mask图像中每个像素灰度是否为0，提取输入图像相同坐标像素的灰度值，不为0则提取，为0则不提取，得到网格环上所有像素的数据，再对数据求平均，得到网格环的均值，同时，计算网格环的大小且满足；S23，以原有椭圆图像MASK_b作为新的椭圆图像MASK_a，并生成具有大一个步长的椭圆图像作为新的椭圆图像MASK_b，重复上述S21~S22，直到提取完所有的网格环图像。
[0009]可选地，所述S23之后还包括：S24，直接将对应的msak图像与原图像相乘即可提取对应网格的图像信息。
[0010]可选地，各所述网格环的间距为固定定值。
[0011]可选地，所述阈值为给定的常量，为光斑图像的峰值乘以一个小于1的比例，所述比例取0.135.或者1/e^2，用来划定光斑图像的有效范围。
[0012]可选地，所述S4之后还包括S5：在分析激光时，结合激光的加工效果，通过分析网格环的分布情况与加工质量的关系以帮助改进激光加工工艺；在光学研究中，通过定量观察网格环变化以辅助调整光路。
[0013]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序包括：用于执行基于图像的光斑衍射环分析方法的指令。
[0014]本专利技术还提供了一种芯片，包括：处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，所述计算机程序包括：用于执行基于图像的光斑衍射环分析方法的指令。
[0015]有益效果：本专利技术提供了一种基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片，先获取具有衍射环的光斑图像，以最小步长为步长，根据所述中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，得到中心网格环，并通过每次增加一个步长重复上述步骤以提取得到光斑图像的所有的网格环；然后以网格环均值为纵坐标、网格环大小为横坐标，将得到的网格环均值绘制得到环均值曲线；最后在环均值曲线中，根据阈值找出各个衍射环边界所对应的网格以分离出各网格环，提取出各网格环的数据及图像以供分析。通过采用具有设定步长的环形网格计算的方法，得到光斑图像的网格强度均值
‑
环大小关系曲线。根据该曲线和设定的阈值来找出衍射环的边界，再从光斑图像中分离出各个衍射环，从而实现分析光斑各级衍射环的目的。
[0016]该方案仅基于图像分析即可实现光束衍射环的提取和测量，除一台相机外不需要额外的测量器件，即插即用，具有直观、简单、便携、高效的特点，并可以实现对具有不同圆
度和角度光斑的测量。
[0017]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的流程示意图；图2为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的光斑图像；图3为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的衍射环示意图；图4a为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的椭圆图像示意图；图4b为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的网格环示意图；图5为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的网格环均值原理图；图6为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的衍射环分析结果图；图7为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的环均值曲线图；图8为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的网格环分离过程原理图；图9为本专利技术基于图像的光斑衍射环分析方法、存储介质及芯片的分离后的衍射环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的光斑衍射环分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取具有衍射环的光斑图像，所述光斑图像包括中心光斑及由内而外依次环绕分布于所述中心光斑的外围的多个衍射环，根据所述中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，设定两轴方向的最小步长塞尔光束和；S2，以最小步长为步长，根据所述中心光斑的中心点坐标、旋转角以及椭圆率，得到中心网格环，并通过每次增加一个步长重复上述步骤以提取得到光斑图像的所有的网格环；S3，以网格环均值为纵坐标、网格环大小为横坐标，将得到的网格环均值绘制得到环均值曲线；S4，在环均值曲线中，根据阈值找出各个衍射环边界所对应的网格以分离出各网格环，提取出各网格环的数据及图像以供分析。2.根据权利要求1所述的基于图像的光斑衍射环分析方法，其特征在于，所述最小步长塞尔光束和的大小与椭圆率相等或成倍数关系。3.根据权利要求1所述的基于图像的光斑衍射环分析方法，其特征在于，多个衍射环包括第一衍射环P1、第二衍射环P2、第三衍射环P3...及第N衍射环PN；根据S2方法分别获取各衍射环对应的网格环，其中所述第一衍射环P1、第二衍射环P2、第三衍射环P3...及第N衍射环PN一一对应的各椭圆图像为第一外围椭圆S1、第二外围椭圆S2、第三外围椭圆S3...及第N外围椭圆SN，N为大于或等于1的正整数。4.根据权利要求1所述的基于图像的光斑衍射环分析方法，其特征在于，所述S2具体包括：S21，生成两个具有相同中心、旋转角及椭圆率的椭圆图像MASK_a和椭圆图像MASK_b，其中MASK_b的两轴分别比MASK_a大一个步长，椭圆图像的内部像素值填充1，外部像素值全部为0，将椭圆图像MASK_a和椭圆图像MASK_b进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪辉，胡松，许维，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：