基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测方法、装置及复振幅调制模块制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测方法、装置及复振幅调制模块，涉及光学信息处理技术领域。本发明专利技术的技术要点包括：将二维图像放置在由两块傅里叶变换透镜组成的4f系统的物面上，携带二维图像信息的信号光束通过第一块傅里叶变换透镜进行傅里叶变换，在4f系统的频谱面上产生二维图像的傅里叶频谱；同时在4f系统的频谱面上放置实现复振幅滤波拓扑空间微分运算的复振幅滤波器件，以产生对应的传递函数，从而调制二维图像的傅里叶频谱；经过第二块傅里叶变换透镜对二维图像调制后的傅里叶频谱进行傅里叶逆变换，在4f系统的像面上得到图像微分运算结果，实现图像边缘检测。本发明专利技术可应用于图像边缘检测、生物显微成像等方面。生物显微成像等方面。生物显微成像等方面。

【技术实现步骤摘要】
基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测方法、装置及复振幅调制模块


[0001]本专利技术涉及光学信息处理
，具体涉及基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测方法、装置及复振幅调制模块。

技术介绍

[0002]图像边缘增强或检测是图像处理的核心内容之一，其中空间微分广泛应用于边缘检测，因此微分是在图像处理中尤其重要的关键数学运算。传统地，图像处理通过数字计算实现，即数字图像处理。在数字图像处理中通常使用被称为边缘检测算子(例如索贝尔算子、拉普拉斯算子等)的卷积核与原图像在空域中进行卷积运算实现图像的边缘检测，但由于模数转换和离散化处理过程，这样的微分运算过程受限于低能量效率和低运算速度。相反地，光学模拟计算提供了高速运算、并行处理、低功耗等等方面的优势，而且光学空间微分不仅可以实现幅度物体的边缘检测，还可以实现相位梯度到强度信息的转换，于是近年来重新吸引了很多科研工作者的研究兴趣。
[0003]相关研究集中于通过采用各种方法实现光学空间微分，如表面等离激元、光子晶体、自旋轨道相互作用、布鲁斯特效应、光子自旋霍尔效应、几何自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测方法，其特征在于：所述图像边缘检测方法包括以下步骤：将二维图像放置在由两块傅里叶变换透镜组成的4f系统的物面上，携带二维图像信息的信号光束通过第一块傅里叶变换透镜进行傅里叶变换，在4f系统的频谱面上产生二维图像的傅里叶频谱；同时，在4f系统的频谱面上放置实现复振幅滤波拓扑空间微分运算的复振幅滤波器件，以产生对应的传递函数，从而调制二维图像的傅里叶频谱；经过第二块傅里叶变换透镜对二维图像调制后的傅里叶频谱进行傅里叶逆变换，在4f系统的像面上得到图像微分运算结果，实现图像边缘检测。2.根据权利要求1所述的图像边缘检测方法，其特征在于：所述复振幅滤波器件对应的传递函数是基于复振幅滤波拓扑空间微分运算产生的，其中，对于一维各向异性n阶微分运算，其对应的传递函数表示为T1(k
x
,k
y
)，该函数存在如下关系：对于二维各向同性n阶微分运算，其对应的传递函数表示为T2(k
x
,k
y
)，该函数存在如下关系：T2(k
x
,k
y
)
∝
(k
x
±
ik
y
)
n
式中，k
x
,k
y
分别表示入射光场的波矢量在频域笛卡尔坐标系中x、y轴的分量。3.根据权利要求2所述的图像边缘检测方法，其特征在于：对于二维各向同性n阶微分运算，使用频域极坐标系和欧拉公式表示其对应的传递函数为：式中，表示入射光场的波矢量沿着傅里叶面上径向方向的投影；表示入射光场的波矢量沿着傅里叶面上径向方向的投影；表示傅里叶面上的极轴k
r
和轴k
x
的夹角。4.根据权利要求3所述的图像边缘检测方法，其特征在于：所述复振幅滤波器件为超表面光学器件、液晶平面光学器件、空间光调制器或数字微镜装置。5.一种基于复振幅滤波拓扑空间微分运算的图像边缘检测装置，其特征在于：包括：第一傅里叶变换透镜和第二傅里叶变换透镜组成的4f系统、复振幅滤波器件和相机；其中，所述4f系统的物面上放置二维图像，所述4f系统的频谱面上放置所述复振幅滤波器件；所述第一傅里叶变换透镜用于对携带二维图像信息的信号光束执行傅里叶变换；所述复振幅滤波器件用于调制二维图像的傅里叶频谱；所述第二傅里叶变换透镜用于对二维图像调制后的傅里叶频谱进行傅里叶逆变换，在4f系统的像面上得到图像微分运算结果，并成像到相机上。6.根据权利要求5所述的图像边缘检测装置，其特征在于：所述复振幅滤波器件对应的用于调制二维...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玮，闫顶，齐桐，陈一哲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：