[发明专利]一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法及系统

权利要求书

1.一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，当空间光场在金属与介质的界面上激发表面等离激元，且满足临界耦合条件时，输出光场为输入光场的空间微分结果，通过输入光场加载输入图像，从而实现对输入图像的边缘提取处理；所述临界耦合条件为表面等离激元传播过程中的泄漏率等于由材料损耗导致的衰减率。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，使用不同的激发方式实现金属表面等离激元的激发：当使用光栅耦合方式激发时，金属层设计为光栅结构；当使用棱镜耦合方式激发时，金属层设计为平板结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，使用不同的设计实现临界耦合条件，包括改变金属层的材料、结构参数等；当使用不同材料时，对于实现临界耦合条件有不同的结构参数要求。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，输入的图像信息以相干光为载体。

5.根据权利要求4所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，在相干光中载入图像信息并输出相位型或振幅型光场图像，且可以实现两者间的任意切换。

6.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，基于空间光场微分运算的图像边缘提取直接发生于其在金属与介质界面上的反射或透射过程中。

7.根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取方法，其特征在于，当激发表面等离激元，且满足临界耦合条件时，空间光场微分器件在此空间频率附近的传递函数为线性，能够等效空间微分运算，进而实现对图像的边缘提取。

8.一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取系统，其特征在于，包括：图像信息加载系统、空间光场微分系统和图像接收系统；其中图像信息加载系统的输出与空间光场微分系统的输入相连，空间光场微分系统的输出与图像接收系统相连；所述图像信息加载系统以相干光为载体加载输入图像；所述空间光场微分系统，包括介质-金属层结构的表面等离激元微分器和空间频率耦合模块，其中表面等离激元微分器接收输入光场后，激发的表面等离激元满足临界耦合条件时，输出光场为输入光场的空间微分结果，实现对图像的边缘提取处理；所述临界耦合条件为表面等离激元传播过程中的泄漏率等于由材料损耗导致的衰减率；空间频率耦合模块用于调整输入光场的空间频率，通过相位匹配激发微分器中的金属表面等离激元使其正常工作。

9.根据权利要求8所述的一种基于表面等离激元空间光场微分器的图像边缘提取系统，其特征在于，所述图像信息加载系统能够在相干光中载入图像信息并输出相位型或振幅型光场图像，且可以实现两者间的任意切换。