[发明专利]基于叠加螺旋相位滤波器的多方向边缘检测方法

权利要求书

1.一种基于叠加螺旋相位滤波器的多方向边缘检测方法，通过将激光器的高斯光进行准直、扩束处理后，照射到待检测物体上，待检测物体放置在一4f成像系统的物平面上，其特征在于：4f成像系统包括傅里叶透镜L3、傅里叶透镜L4和叠加螺旋相位滤波器，傅里叶透镜L3和傅里叶透镜L4的焦距相同且光束传输距离为2f，在傅里叶透镜L3的后焦平面上，放置叠加螺旋相位滤波器，用于滤除多个不同方向上的边缘信息，在傅里叶透镜L4的后焦平面得以恢复出待检测物体的多方向边缘检测信息。

2.如权利要求1所述的基于叠加螺旋相位滤波器的多方向边缘检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

S1、对来自激光器的高斯光先进行准直，准直后的激光经过一组透镜L1、L2扩束后，照射到待检测物体上；

S2、待检测物体放置在一4f成像系统的物平面，物平面即为傅里叶透镜L3的前焦平面；携带着物体信息s(r,φ)的透射光束，通过傅里叶透镜L3发生傅里叶变换，并且在傅里叶透镜L3的后焦平面得到物体的频谱信息其中F代表傅里叶变换，(r，φ)和分别代表实域和傅里叶平面的极坐标；

S3、携带着物体频谱信息的光束透射过叠加螺旋相位滤波器，使得物体频谱信息被叠加螺旋相位滤波器所滤波，从而使滤波光束携带着待检测物体经多方向边缘检测所得到的频谱信息；

S4、携带该边缘频谱信息的光束通过傅里叶透镜L4，光场信息发生反傅里叶变换，多方向边缘信息从频域变换回实域，从而在傅里叶透镜L4的后焦平面恢复出物体的多方向边缘检测信息，并利用CCD相机进行接收。

3.如权利要求1或2所述的基于叠加螺旋相位滤波器的多方向边缘检测方法，其特征在于：叠加螺旋相位滤波器公式为：

其中，angle代表取函数的相位分布，i代表虚数单位，代表傅里叶平面的极化角，和分别代表拓扑荷值l＝1和-1的螺旋波前相位，角度参数θ_j代表边缘选择性消失的方向，通过调整叠加的数目j以及对应的角度参数θ_j，选择性的滤除待检测物体任意多个方向上的边缘信息。

4.如权利要求2所述的基于叠加螺旋相位滤波器的多方向边缘检测方法，其特征在于：步骤S4中，携带该边缘频谱信息的光束通过傅里叶透镜L4，发生反傅里叶变换：

其中，e(r,φ)代表多方向边缘检测结果，h(r,φ)代表叠加螺旋相位滤波器的反傅里叶变换，(r，φ)代表实域极坐标；

由公式(4)可知，边缘检测结果由输入对象以及滤波器的傅立叶变换之间的卷积给出；根据卷积定理，每个图像点的灰度值都与h(r,φ)相乘；然后，通过对相乘后的结果求和，来完全抵消图像平坦区域即非边缘区域的光场；相反，具有不同强度或相位的区域之间的边界会凸显出来。