基于相位展开和一种新的迭代重建算法的流场莫尔层析术

使用莫尔层析方法测量温度场。设计了一种旋转莫尔偏折仪,该装置可以获取180°范围内的莫尔条纹图。采用傅里叶变换相位展开技术处理莫尔条纹,提取轴向任意截面的投影信息,使用一种新的莫尔层析迭代算法重建温度分布,该迭代算法与已有的代数重建算法不同,它由莫尔偏折基本公式和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行迭代,可以直接实现对非完全投影数据的层析重建。实验中使用8个方向的莫尔条纹图对双峰结构温度场进行重建,得到了截面的温度分布,峰值的重建误差低于5%。测量结果证明这是一种准确、适用性广的层析重建方法。     

复杂密度场测量中的莫尔层析重建技术

将一种新的莫尔层析重建算法应用于复杂流场测量.该算法由莫尔偏折原理和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行修正迭代,适用于有限角采样和包含遮挡物等非完全数据条件下的层析重建.应用该算法,对火箭燃气射流场和高超音速流场的莫尔偏折图进行了处理和计算,重建出流场截面的密度分布,并对重建结果进行了分析.     

基于偏折角修正迭代的层析重建算法族研究

研究非完全数据光偏折层析重建技术,提出了基于偏折角修正迭代的重建算法族,并结合抑制噪声、减弱重建模糊性和边缘效应、优化松弛系数等发展出多种重建迭代形式,使重建精度得到有效提高。在有限角投影、随机噪声数据和无平滑处理等重建条件下,应用该族算法对复杂温度分布进行数值重建,对不同算法的重建效能和重建误差进行对比,分析了各算法与相关的改进代数重建技术在重建性能上的明显差异,并得出最优的偏折层析重建算法。     

应用非线性自适应迭代重建算法层析热流场

为了提高光学计算层析技术(OCT)对热流场的诊断能力,采用非线性自适应迭代重建算法(NAIRT)重建热流场的截面温度分布。应用准直激光束扫描待测热流场,应用双光栅衍射获得莫尔条纹。为了获得层析投影数据,对莫尔条纹进行了包括傅立叶变换、数字滤波、逆傅立叶变换、相位分析和截面提取,最终获得扫描光线偏折角信息,即层析投影。应用NAIRT对偏折角迭代重建热流场的折射率分布,应用G_D变换进一步转换为温度分布,从而获得热流场的截面温度层析信息。结果表明,NAIRT不仅能精确重建实验热流场的截面温度分布,还可以层析热流场的任意截面。所以,NAIRT能够有效诊断热流场。     

包含遮挡物的三维流场莫尔层析重建

为了研究复杂流场环境下的包含遮挡物的非完全数据层析重建问题,从莫尔层析的基本理论出发,提出了一种将包含先验知识的属性矩阵融入迭代过程的全新的基于级数展开类的莫尔层析迭代算法。在此基础上,通过数值模拟,重建了包含遮挡物的三峰高斯分布的温度场,取得了理想的重建结果,并在相同条件下与层析变换类算法中滤波反投影算法进行了对比。结果表明,将先验知识以属性矩阵的形式融入迭代过程后,新算法与滤波反投影算法相比,能有效地处理包含遮挡物的非完全数据重建问题,为莫尔层析应用于实际测量奠定基础。     

极少方向投影光偏折CT的偏折角压缩传感修正重建

将压缩传感理论与偏折角修正迭代技术相结合解决光偏折层析极少方向的投影重建,提出了一种新的偏折角压缩传感修正重建算法。该算法以待测场梯度的l1范数为稀疏性先验模型,结合最速下降法进行全变差调整,并引入压缩传感权重因子对迭代过程进行优化。在极少方向投影条件下对双峰温度场进行模拟重建,并在相同条件下与已有算法进行比较。结果表明,在6方向投影数据条件下,新算法在峰值构建和重建平滑度方面均表现出显著的优越性,新算法的峰值误差和标准距离误差分别比现有算法降低了18.32%和46.67%。通过对喷焰温度分布的实验测量证明了该算法的有效性。     

Moiré层析迭代算法改进

应用自开发的Moiré层析算法重建轴对称流场,以检验层析算法的有效性.根据Moiré偏折的光学原理,以及层析的数学、物理意义,研究开发了Moiré偏折层析程序.采用基本代数迭代算法(Algebraic Reconstruction Technique:ART)及自研发的简单自相关代数迭代重建算法(Simple Self-correlative Algebraic Reconstruction Technique:SSART),应用Moiré偏折层析程序模拟重建了轴对称流场.结果发现,本工作开发的Moiré层析程序,采用SSART迭代算法能够较精确地重建正、负向轴对称流场,较采用ART迭代技术有较大的改进.     

莫尔层析术的模型误差分析及实验研究

分析了经典莫尔层析法的误差模型,通过讨论误差产生的机理,研究了目前使用的重建算法的适用范围。用莫尔偏折仪层析重建的实验结果与真实温度值比对,验证了误差模型的正确性。提出存在问题的本质及解决问题的方案——用相位展开法恢复有折射率场变形的波面,提取波面变形量,作为投影数据,重建相应层面的折射率场。     

预混燃烧火焰的光偏折层析三维动态可视化

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流 场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层 析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和 同光路条件的动 态采样。构建适用于少数投影光偏折计算层析的混合正则化重建算法。实验测量中,对C 4H10/空气预混燃烧 流场进行6视角动态采样,使用混合正则化算法对燃烧流场进行截面二维温度分布重建,使 用Sobel梯度 算子进行火焰内外区域温度分布的阈值分割。对4个不同时刻共计150 条莫尔条纹进行信息提取并重建出 20个截面的温度分布,使用移动立方体面绘制算法和光线投射体绘制 算法对三维体数据进行 显示,实现了燃烧流场参量分布及火焰结构的三维动态可视化。     

模拟燃气射流场的莫尔偏折显示及定量测试

在实验室条件下,制作了模拟膛口高速射流的装置.应用莫尔偏折法对双基发射药膛口燃气射流场进行了显示及定量测试研究.整套莫尔显示及测试系统由激光光源、莫尔偏折仪、CCD、监视器、图像存储和处理系统以及586计算机等组成.应用莫尔偏折层析技术定量计算并再现了膛口双基发射药燃气射流场的温度分布.     

LMS算法在分布式光纤测温系统中的应用

信号采集和数据处理是分布式光纤测温系统的核心,信号中的噪声决定了整个系统的测量精度,空间分辨率,采集速度及最终的请求响应时间。通常系统采集到微弱的温度信息的反斯托克斯信号会被完全淹没在噪声中。因此,得到含有温度信息的有用信号就显得尤为重要。文中针对系统中噪声信号的特征,提出一种变步长的最小均方根自适应滤波算法,对拉曼散射的温度信号进行去噪处理并进行Matlab仿真。仿真结果表明,该算法有效提高了去噪的效果,从而可提升整个系统的测量精度,空间分辨率。     

少数投影最大熵图像重建的数值模拟

提出了一种新的少数投影层析图像重建算法,通过数值模拟,考察了该算法对不同场分布函数的重建效果以及抗噪声性能,结果表明,该算法具有较高的重建精度和良好的抗噪场性能。     

基于哈特曼波前探测层析重建三维温度场

基于哈特曼波前探测的流场层析测量技术结合了光学波前探测技术和计算机层析重建技术。系统由哈特曼传感器探测平行光束穿过流场后的投影波前，提取流场在多方向上的投影数据，采用计算机层析技术重建流场物理量的空间分布。为了验证系统的可行性和标定系统重建精度，首先对静态圆对称折射率场进行层析重建，折射率重建误差为10^-3。任静仑标定的基础上．对实际火焰温度场进行了层析重建，获得了火焰温度场的三维温度分布，取得了较好的实验结果。     

基于双尺度算法的激光雷达点云去噪北大核心CSCD

为了提高激光雷达点云去噪效果,提出双尺度算法。首先通过张量投票矩阵将激光雷达点云进行初步去噪;接着动态半径滤波对大尺度噪声去噪,有效提升滤波精度和算法效率;然后改进双边滤波算法对小尺度点云噪声去噪,权值系数对点云平滑处理,同时能获得点云细节特征;最后给出了算法流程。实验显示本文算法能够去除不同尺度的噪声,去噪后的点云模型能够保留细节处的几何特征,评价指标较优。     

莫尔条纹噪声控制及细分精度分析

为保证莫尔条纹电子学细分的精度和倍数,高质量信号的获得是前提条件,因此莫尔条纹的正交性、电平漂移、谐波失真及噪声污染等指标需要得到严格控制.针对噪声控制,提出了一种基于变步长神经网络的自适应算法应用于莫尔条纹的噪声滤除,它不需要信号的先验统计特性,对于线性和非线性噪声都具有明显的抑制作用,通过对算法更新步长的动态调整,能够保证不同频率莫尔条纹的滤波精度和跟踪速度.经实验验证,本算法的滤波效果优于常规滤波算法,且不必进行信号预测,特别适合于位置检测应用时的莫尔条纹高倍细分,为细分提供了很好的前期数据准备.     

Tomographic reconstruction from experimentally obtained cone-beam projections

Direct reconstruction in three dimensions for two-dimensional projection data has been achieved by cone-beam reconstruction techniques. In this paper explicit formulas for a cone-beam convolution and back-projection reconstruction algorithm are given in a form which can be easily coded for a computer. The algorithm is justified by analyzing tomographic reconstructions of a uniformly attenuating sphere from simulated noisy projection data. A particular feature of this algorithm is the use of a one-dimensional rather than two-dimensional convolution function, greatly speeding up the reconstruction. The technique is applicable however large the cone angle of data capture and correctly reduces to the pure fan-beam reconstruction technique in the central section of the cone. The method has been applied to data captured on a cone-beam CT scanner designed for bone mineral densitometry.