光纤在现代通信系统和现代传感技术中得到广泛的应用,每年有数十万公里的光缆投入通信网络中实际应用中,而单模光纤在长距离连接中被唯一地使用,不圆度是单模光纤的重要技术参数,它对光纤间的耦合效率起着决定性的影响,是产品标准规定的必测指标之一,这样就需要用比较好的方法来测量单模光纤的不圆度,从而可以在生产过程中发现并改正一些参数,以得到更加符合要求的光纤。本文在数字图像处理的基础上提出了一种新的单模光纤的不圆度测量方法,该系统算法快速精确,减少了一些传输过程中的噪声污染及人为误差。论文首先在查阅了大量参考文献的基础上设计和确定了测量方案和测量系统的组成。本系统主要由激光照明系统、光学成像系统、数字图像处理系统和数据处理系统构成,还将介绍多模光纤的不圆度测量方法以做对比。在数字图像处理系统和数据处理系统方面进行了详细的分析。本论文针对单模光纤的成像特点,在大量实验的基础上,采用了稳定的YAG激光作为光源,用标准尺度对光栅的中心坐标及光纤纤轴进行标定,高像素的CCD数位相机进行采样。图像处理方面,采用了中值滤波等方法来避免灰度化及噪声点对图像的影响,由于单模光纤的光斑是呈高斯分布,传统的边缘提取方法无法得到清晰的边缘轮廓,所以本文创新地采用按灰度等级提取等高线的方法得到光斑的边缘轮廓。先将光斑图按等级进行灰度切分,然后进行轮廓追踪,接着提取出等高线轮廓。在此基础上,用数据处理系统计算出光纤光斑的不圆度。最后,对该测量系统进行了误差分析并提出了一些改进措施。本测量系统的误差主要有两方面,一是硬件误差,包括光纤摆放误差、激光照明系统误差、CCD传感器误差、光学镜头误差、光栅标定误差等;另一方面是软件误差,算法误差和单位标定误差等。该测量系统测量精度可达0.001,运行速度快,算法简单,适应性强,对实际应用有较大价值。