题目：基于图像识别的保偏光纤自动定轴技术

因为保偏光纤具有保持偏振光偏振态的能力，已经在光通信和光传感领域得到广泛应用。以保偏光纤为主体的光纤陀螺一直受到高度重视，在光纤陀螺的制作过程中，需要对光纤环和Y波导进行耦合，在光纤环和Y波导的直接耦合方案中，需要将保偏光纤的偏振轴和Y波导的偏振轴对准，本文做的工作便是为了解决这一问题，具体研究的问题为：熊猫型保偏光纤偏振轴与铌酸锂衬块的对准。

首先对保偏光纤定轴方法做了系统的调研，将其归为纵向和横向两类，介绍了消光比极值法、应力区观察法、POL法、PAS法、光弹效应法的基本原理和定轴过程，并从适用场合、精度、优缺点等方便做了对比和总结。

在应力区观察法的基础上，提出了一种保偏光纤自动定轴方案，采用图像处理的方法检测偏振轴，利用高精度的旋转器带带动光纤旋转，整个系统构成闭环，能够实现保偏光纤的自动定轴。在此系统基础上，对定轴精度和测试方法做了说明，并分析了定轴精度的影响因素。

之后设计了偏振轴检测单元。从照明方式的选择和硬件的选型两方面介绍了图像采集装置的设计。重点设计了偏振轴检测算法，设计了三种方案，并进行了实验分析，最后选择了一种高精度高鲁棒性的方案，并对方案流程中的预处理、边缘检测、应力区拟合等方法的原理和在流程中起的作用做了详细的描述，最终检测精度可以达到±0.3°以内。

在执行机构的设计方面，整体介绍了执行机构的各个部分，对其动力装置步进电机的驱动做了详细的设计，通过细分驱动的采用，可以大幅度提高步进电机的精度。此外，为和上位机通信还设计了通信功能，保证整个执行机构可以接受指令并根据指令带动光纤旋转。

最后设计了系统软件，在明确软件的任务和设计目标后，结合系统硬件，将其划分为图像采集、图像处理、运动控制、人机交互四个模块，并对其做了详细的设计。在以上工作基础上，对定轴策略做了简单的研究，并提出一种基于概率的定轴策略，实验表明，这种策略可以抑制检测结果随机性对定轴精度的影响。