学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

粒子场数字全息测量方法研究

作　者: 高岩
导　师: 吕且妮
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 数字全息术粒子尺寸测量位置测量速度测量 Hough变换喷雾场测试数字图像处理
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 166次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

粒子场测试与诊断在科研、工程等领域具有重要的意义。粒子场数字全息测量是将数字技术与传统的光学全息技术结合,粒子场全息图直接以数字方式记录在CCD上,再以数字方式再现,同时获得3D粒子场的振幅和相位的全部信息,通过对再现像的分析获得粒子的直径、位置、速度等参数信息,实现粒子场测量。因此,数字全息术在粒子场测量方面显示了巨大的潜在性和优越性,已发展成一种新的测试工具,并成功的应用于实际粒子场测量。本文在对数字全息基本理论研究基础之上,主要研究粒子场数字全息测量方法,并将其应用于实际喷雾场测量,所做的主要工作如下:1.对粒子场数字全息测量的基本理论进行了研究。2.提出一种基于Hough变换的数字全息粒子尺寸位置测量方法,并对粒子场阈值提取、灰度梯度判焦和灰度合成图两种判焦准则进行了研究,给出了基于灰度合成图判焦时,粒子轴向位置坐标的确定方法。对2D粒子场和3D粒子场进行了计算机模拟,对直径为90μm的标准粒子进行了实验研究,测量结果:粒子直径为92.54μm,绝对误差为2.54μm,给出了3D粒子场分布,实现粒子尺寸和3D位置测量。研究结果证明了该方法的可行性。3.对利用CW(连续)激光器和高速CCD数字记录动态喷雾粒子场的实验进行了研究,并对柴油喷雾场和乙醇喷雾场,利用本文提出的粒子测量方法,在不同喷油脉宽和不同测量点进行了测量与分析,给出了3D粒子场分布、重量分布和SMD变化曲线。实验结果表明了数字全息术可应用于内燃机喷雾场的测量。4.对连续记录的序列全息图进行合成处理及再现得到粒子的运动轨迹。利用本文所提的粒子测量方法对所得的轨迹再现像进行处理,实现对柴油喷雾场和乙醇喷雾场的速度测量。研究结果表明,利用本文所提出的粒子场数字全息测量方法也可实现雾场粒子的速度测量。5.利用Matlab语言和Visual C++ 6.0语言混合编程,完成了粒子场自动测量软件设计,开发了自动、高速提取粒子信息的图像处理软件包。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 粒子场测量的意义及其测量方法  9-10
  1.2 粒子场数字全息测量的国内外研究发展状况  10-13
  1.3 课题来源和论文主要工作  13-14
  1.4 小结  14-15
第二章数字全息粒子场测量的基本理论  15-25
  2.1 数字全息术的基本理论  15-17
    2.1.1 全息图的数字记录  15-16
    2.1.2 全息图的数字再现  16-17
  2.2 全息图数字再现方法  17-19
    2.2.1 菲涅耳变换法  17-18
    2.2.2 卷积法  18-19
  2.3 粒子场数字同轴全息的数字记录与数字再现  19-24
    2.3.1 平面波记录平面波再现  20-21
    2.3.2 球面波记录平面波再现  21-23
    2.3.3 粒子场全息图记录光路系统  23-24
      2.3.3.1 平面波记录光路系统  23
      2.3.3.2 球面波记录光路系统  23-24
  2.4 小结  24-25
第三章 Hough 变换的基本理论  25-29
  3.1 引言  25-26
  3.2 标准Hough 变换直线检测  26-27
  3.3 标准Hough 变换圆检测  27-28
  3.4 小结  28-29
第四章粒子场数字全息测量方法与数值模拟  29-55
  4.1 引言  29
  4.2 粒子场全息图再现像的预处理  29-34
    4.2.1 光路系统噪声的消除  30-31
    4.2.2 滤波去噪  31-34
  4.3 粒子阈值提取及二值化  34-35
  4.4 判焦  35-38
    4.4.1 灰度梯度判焦  36-37
    4.4.2 灰度合成图判焦  37-38
  4.5 粒子场测量  38-41
    4.5.1 基于 Hough 变换的数字全息粒子尺寸位置测量方法  38
    4.5.2 边缘提取  38-40
    4.5.3 亚象素精度计算  40-41
  4.6 粒子场数字同轴全息模拟测量  41-54
    4.6.1 2D 粒子场的模拟测量  41-47
      4.6.1.1 稀疏2D 粒子场的模拟测量  41-43
      4.6.1.2 密集2D 粒子场的模拟测量  43-45
      4.6.1.3 粒子重叠的模拟测量  45-47
    4.6.2 3D 粒子场的模拟测量  47-54
      4.6.2.1 灰度合成判焦的粒子场模拟测量  49-52
      4.6.2.2 灰度梯度判焦的粒子场模拟测量  52-54
  4.7 小结  54-55
第五章喷雾粒子场数字全息测量  55-102
  5.1 标准粒子场测量  55-59
  5.2 柴油喷雾场测量  59-77
    5.2.1 喷雾产生装置  59-60
    5.2.2 实验系统的搭建  60-61
    5.2.3 粒子尺寸位置测量  61-67
    5.2.4 沿X 轴方向粒子的SMD 及重量分布  67-72
    5.2.5 沿Y 轴方向粒子的SMD 及重量分布  72-77
  5.3 乙醇喷雾场测量  77-89
    5.3.1 喷雾产生  77
    5.3.2 粒子尺寸位置测量  77-80
    5.3.3 沿X 轴方向粒子的SMD 及重量分布  80-84
    5.3.4 沿 Y 轴方向粒子场的 SMD 及重量分布  84-89
  5.4 粒子场速度测量  89-100
    5.4.1 柴油喷雾场速度测量  90-95
    5.4.2 乙醇喷雾场速度测量  95-100
  5.5 小结  100-102
第六章粒子场自动分析软件设计  102-109
  6.1 系统软件设计  102-103
  6.2 软件编制的基本思想  103-104
  6.3 软件界面及功能演示  104-108
  6.4 小结  108-109
第七章总结与展望  109-112
  7.1 论文研究成果  109-110
  7.2 论文研究工作的进一步发展  110-112
参考文献  112-117
发表论文和参加科研情况说明  117-118
致谢  118

相似论文

基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
机械臂视觉伺服系统的研究,TP242.6
数字图像处理在集装箱检测中的应用研究,TP274.4
基于空间—频率域的织物组织识别新技术研究,TS101.923
基于图像处理技术的两相流动特性描述,TP391.41
基于不完全数据的服用测量系统研究,TP391.41
DNA指纹图谱的自动识别与分析定位研究,TP391.41
基于CCD探测技术的棉花“三丝”自动剔除系统研究,TP391.41
群控电梯客流密度实时识别技术研究,TP391.41
基于视觉的驾驶员疲劳实时检测研究,TP391.41
沉积物岩心灰度图像处理技术及其在东海内陆架高分辨沉积记录中的应用,P736.21
低压接触器电弧温度检测研究,TM572
微光像增强器的分辨力和荧光屏疵点检测技术研究,TN144
基于嵌入式的视觉检测系统设计与实现,TP391.41
基于ARM9的嵌入式图像处理平台的设计及应用,TP391.41
多普勒雷达在机场车辆速度监测中的应用,TN958
水下气泡场数字全息图的再现方法研究,O438.1
微结构表面形貌测量的数字全息显微方法的研究,O438.1
粒子场轨迹速度的数字全息测量方法研究,O438.1
数字微镜再现全息像的一种增强方法,O438.1
RM-501五自由度机械臂视觉伺服系统的设计,TP241