OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復

本案例的目的是仿真圖像經過圖像處理轉化成二進制信號之后,在光纖系統中進行傳輸,最后經過圖像恢復得到傳輸后的圖像,并觀察眼圖來評估傳輸質量。

一、黑白圖像傳輸

首先,我們搭建一個如圖1所示的系統布局。

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖1

圖1.黑白圖像傳輸系統布局

在這個鏈路中,我們將圖片導入到黑白圖像數字化組件(Black and White Image Digitizer),該組件將圖片轉化成二進制信號,生成的信號會調制載波經過50km的光纖系統進行傳輸,光電轉化并濾波之后,我們用數據恢復器件(Data Recovery)來恢復二進制信號,再用圖像重構組件(Image Reconstructor)接收二進制信號實現對傳輸之后圖像的恢復。

對于黑白圖像數字化組件和圖像重構組件,設置如圖2所示:

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖2

(a)黑白圖像數字化組件設置

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖3

 (b)圖像重構組件設置

圖2.黑白圖像數字化組件和圖像重構組件設置

運行程序,得到經光纖系統傳輸之后恢復后的圖像,與原圖像對比如圖3:

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖4

(a)原始圖像

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖5

(b)傳輸后恢復圖像

圖3.黑白圖片原始圖像與傳輸后恢復圖像對比

由于傳輸過程中存在損耗與色散,圖片恢復后產生部分失真。為了更直觀評估系統傳輸性能,我們可以進行眼圖分析,眼圖如圖4:

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖6

圖4.黑白圖片傳輸系統眼圖

二、彩色圖像傳輸

對于彩色圖片傳輸系統,我們搭建圖5所示光路。

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖7

圖5 彩色圖像傳輸系統布局

與黑白圖像傳輸布局類似,對于彩色圖像,只需將黑白圖像數字化組件改為彩色圖像數字化組件(Colored Image Digitizer)。

彩色圖像數字化組件與圖像重構組件設置如圖6所示:

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖8

(a)彩色圖像數字化組件設置

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖9

(b)圖像重構組件設置

圖6.彩色圖像數字化組件和圖像重構組件設置

對于彩色圖像,我們可以在彩色圖像數字化組件中選擇高分辨率和低分辨率。運行程序后,比較不同分辨率下的結果,如圖7所示:

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖10

(a)原始圖像

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖11

(b)(低分辨率)傳輸后恢復圖像

OptiSystem應用:真實圖像在光纖中傳輸后的恢復的圖12

(c)(高分辨率)傳輸后恢復圖像

圖7.彩色圖片原始圖像與傳輸后恢復圖像對比


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