专利名称：基于矩不变性的激光光束束宽评价方法
技术领域：
本发明属于光学计量领域，主要涉及一种激光空域参数测量算法，尤其涉及一种激光光束束宽的评价方法。
背景技术：
近年来，激光技术获得了突飞猛进的发展，在工业、医疗、国防、信息科学、生物技术等诸多领域都得到了广泛的应用。光束质量是判断激光系统综合性能的一项重要技术指标，对激光光束质量进行准确测量可以为激光输出提供准确可靠的实验数据，从而使激光更安全、可靠、有效地应用于各个领域。随着激光技术的发展，激光光束质量测量技术也在不断发展之中。激光光束质量主要包括激光光束束宽、空间强度分布、束散角和指向稳定性等空域参数，这些参数决定着激光的有效传输距离、激光在目标上的聚焦性能等指标。在反映激光光束质量的空域参数中，激光光束束宽具有重要的地位，并直接决定着束散角的测量结果。在实际测量中，一般是通过阵列探测器(如CCD)对激光光束的横截面进行成像，再对采集的二维图像进行处理得到激光光束的束宽。针对束宽的算法主要有Ι/e2定义法和二阶矩定义法。Ι/e2定义法是经常被使用的一种方法，对旋转对称光束，在通过光斑质心的光强(光功率度)分布曲线Kr)上，最大值_的Ι/e2 (见如下公式I)处二点间距离之半定义为束宽W6:Kwe) = 1/e2 X Imax(I)二阶矩定义法主要基于1995年ISO/D ISl1146国际标准文件规定的束宽定义及其测定方法。即用功率密度分布的二阶矩给出x，y方向的束宽1和\(见如下公式2和3)，上述积分原则上是对整个x-y平面积分，实际上此积分是至少在捕获光功率(能量)99 %以上的区域进行。此方法在理论上较为严格，是当前广为应用的计算方法。
权利要求
1.一种基于矩不变性的激光光束束宽评价方法，其特征在于:该方法包括以下操作步骤: 第一步，接到键盘命令后读取光束图像O和背景噪声图B，将光束图像O的灰度值减去背景噪声图像B中对应像素的灰度值，得到待测图像G并存储到计算机的硬盘中； 第二步，统计得到待测图像G的灰度直方图，计算所述灰度直方图的门限阈值m，根据下式处理得到所述待测图像G的二值化图像G2,并将该二值化图像G2存储在计算机的硬盘中:
全文摘要
本发明公开了一种基于矩不变性的激光光束束宽评价方法，属于光学计量领域。本评价方法首先对采集到的光束图像进行扣除背景、二值化、中值滤波处理得到滤波图像，之后在滤波图像上进行区域标记找出实测光斑区域，然后计算实测光斑的质心和二阶矩并将计算结果代入基于矩不变性原理获得的公式中，计算出光斑的长轴和短轴，即束宽；最后用与计算结果相适应的矩形框住实测光斑并显示。用本评价方法不仅可以计算规则形状，如圆形、椭圆形的激光光斑，也可以计算不规则形状的激光光斑，且计算结果不因光斑的平移和旋转而改变，反应了激光光束的固有特性。
文档编号G01J1/00GK103162818SQ201310031050
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月12日 优先权日2013年1月12日
发明者杨斌, 杨鸿儒, 韩占锁, 王学新, 袁良, 史继芳, 杨冶平, 黎高平 申请人:中国兵器工业第二0五研究所