针对单次傅里叶变换算法(S-FFT算法)受到采样定理的约束，衍射面画幅尺寸和有效内容像素数无法灵活控制，很容易出现衍射面画幅尺寸大小与衍射距离不匹配的情况，本文提出了一种分段衍射算法。首先，在采样数、光的波长、初始衍射面大小确定的情况下，利用拆分的衍射距离比控制最终衍射面画幅尺寸。然后，对单次衍射计算结果与分段衍射计算结果进行了图像相似度对比。实验表明，分段衍射算法可在画面强度分布不变的情况下，提高有效像素数目，数据量增加了2~3个数量级。此外，文章分析了造成误差的一个主要原因来自有效数据分辨率提高后，细节分布与低分辨率像素值之间的差别。在图像细节较丰富时，其差别较大。因此这种差别应视为优于直接计算的一种结果。本算法能够获得更加清晰的图像细节，灵活调整衍射面画幅尺寸，使得S-FFT算法在大衍射距离问题计算中能发挥其算法优势。
菲涅尔衍射积分 S-FFT算法 成像 衍射距离 计算全息 Fresnel diffraction integral S-FFT algorithm imaging diffraction distance computer-generated hologram
1 国防科技大学海洋科学与工程研究院, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
光纤传感器对静态绝对量和动态相对量同时测量在很多场合都有应用需求，这就要求传感系统兼具大动态范围和高精度的特点。采用基于快速光谱获取的白光非本征法珀干涉(EFPI)传感系统，可满足静态信号大动态范围和绝对测量需求，同时可快速响应动态信号。将zoom-FFT 算法用于传感器的腔长解调，提高了信号的解调精度，实验测得精度达4 nm。由于zoom-FFT 法运算量小，在算法上可满足动态测量对解调速度的需求。在0~30 cm 深度内对传感器进行了标定，传感器对静压力的响应具有较好的线性特性，计算得到液位分辨率为0.13 mm。利用液位信号和声信号频率的差别，实现了单传感器对液位深度和声信号的同时测量，验证了此系统在对静态绝对量和动态相对量同时传感方面具有应用潜力。
光纤传感 非本征法珀干涉传感器 zoom-FFT 算法 双参量传感 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070604
1 西安电子科技大学,机电工程学院,陕西,西安,710071
2 杭州电子科技大学,机械工程学院,浙江,杭州,310018
利用图像处理方法进行自动调焦的关键是提取图像清晰度特征,并建立其评价算法.本文研究了灰度值线性变换、灰度直方图均衡、中值滤波及同态滤波等预处理方法和基于功率谱的清晰度评价函数,并与其它的评价方法进行了比较分析.研究表明,中值滤波和灰度值线性变换相结合的预处理方法,具有效果好、计算量少等优点;基于功率谱的清晰度评价函数比其它的评价方法具有更好的调焦性能和更明确的物理意义.根据基于功率谱的图像调焦算法的特点,设计了图像处理模块的结构框架和算法流程,提出了流水线作业结构、"乒乓"操作模式、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法的FPGA实现方案,提高了图像自动调焦的计算和响应速度.
图像清晰度 调焦算法 功率谱 基-2 FFT算法 FPGA
