激光干涉粒子成像乙醇喷雾场粒子尺寸和粒度分布测量

研究了一种基于激光干涉粒子成像(IPI)技术的粒子尺寸测量方法。该方法是利用粒子散射光在成像系统离焦像面上所形成的干涉条纹图,采用小波变换和模板匹配提取条纹图像中心,利用傅里叶变换和修正Rife方法提取干涉条纹间距/条纹数,进而计算得到粒子尺寸大小,其测量精度可达到亚像素精度。对51.1μm的标准粒子进行了测量,粒径测量值为(49.79±0.41)μm,绝对误差1.31μm,并应用于乙醇雾场粒子测量,给出了沿x方向和y方向不同测量点处的瞬时雾场粒子的粒径分布、平均粒径以及索太尔平均直径(SMD)。     

粒子场全息中的定标方法分析及改进

在粒子场的定量分析中.通常采用外加标准丝作为粒子尺寸测量的定标尺度.为了解一定景深范围内存在的标准丝再现像实验测量结果的影响,从理论和实验上详细分析了标准丝再现像在不同位置处的强度分布及变化,指出了常规定标方法对粒子场图像数据所带来的影响,同时提出了一种新的定标方法--非实时定标方法.实验结果表明,非实时定标方法在保持空间定化精度的基础上,测量得到的标准粒子尺寸的不确定在4%左右.该方法有效地解决了标准丝再现像对粒子尺度测量精度影响问题,可以用于粒子场实际测量工作中.     

静电雾化场的数字全息实验研究

为了获取静电雾化场中雾滴的空间位置、尺寸和速度信息,利用同轴数字显微全息方法,设计并搭建了雾化场测量装置,横向测量范围Ø12.5mm,空间极限分辨率90.5LP/mm,能够实现直径8μm雾滴的测量。在该装置上,进行了单毛细管和多毛细管在稳定锥-射流模式下雾化场的测量,取得了不同流量下雾滴平均直径和平均速度随流量的变化关系。结果表明,该装置能够在单次测量中同时给出雾滴空间位置、尺寸和速度信息。该研究对于雾化参量的测量以及静电雾化研究有重要意义。     

一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法

为了实现粒子周长的自动测量,提出一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法。首先,介绍了数字全息成像的基本理论。接着,给出了实验装置的结构图,并对全息再现中的自动聚焦算法进行深入研究,提出一种改进的基于小波变换的自动聚焦算法。最后,在全息再现像图像分割的基础上给出粒子周长测量的具体方法。实验结果表明,测量的海洋浮游生物周长尺寸为17.918 mm,相对误差为3.51%。这种粒子周长测量方法基本满足粒子周长测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求,对其他粒子形态特征参数的测量研究也具有重要的借鉴意义。     

一种基于Hough变换新的亚像素定位算法

为了提高数字摄影测量的精度,提出了一种基于Hough变换的亚像素定位算法,针对直线边缘检测和圆边缘检测,分刺采用二次Hough变换法和三等分Hough变换法,通过使用二次Hough变换的方法,克服了直线边缘计算精度低和速度慢的问题,通过使用三等分Hough变换法,克服了传统Hough变换法圆边缘检测性能受参数离散间隔制约及精度低的问题.仿真和实验表明新算法的亚像素定位精度能达到O.02像素,有效地提高了数字摄影测量的精度.     

基于线阵CCD的精密尺寸测量系统

现有尺寸测量方式精度低,测量费时费力。为了 提高尺寸测量的精度,使测量系统便携化,操作简单, 文中实现了一种基于线阵CCD的精密尺寸测量系统。文中提出新的象元细分方法,将2个像 元间距为8μm的 线阵CCD等距错排并以60°斜放,可突破像元间距对测量精度的限制, 将最大测量误差减小为2μm,在此 基础上采用浮动阈值方法进行数据处理,实现高精度尺寸测量。利用FPGA进行硬件描述实 现线阵CCD的驱 动,对CCD的输出信号进行差分放大,采用硬件滤波方法消除曝光积分和转移过程中的电子 学噪声,采用10 位模数转换器实现数字量的并行输出,FPGA内部FIFO存储数字量结果。系统充分利用FPGA 的可编程资源, 有效降低了硬件设计复杂度,无需上位机或者ARM,节约成本,系统小型化便携化。实验表明, 该系统有效克服 光源及电子学噪声影响,可对1mm－29 mm的中型尺寸物体进行测量 ,误差小于2μm。     

Tukey窗切趾全息图用于粒子场在焦位置测量的实验研究

提出采用能量透射率较大、频谱旁瓣峰值和旁瓣衰减斜率较小的Tukey窗对粒子场数字全息图进行切趾处理.分析了在焦位置测量和Tukey窗切趾粒子场数字全息图的原理.实验记录了附着于玻璃板表面的微小单层粒子场的数字全息图,采用Tukey窗对其切趾后进行数值再现.实验结果表明,全息图切趾后的再现像中已不存在黑白相间的干涉条纹,衬比度增强,再现粒子像更清晰,处于边缘区域的再现粒子像几乎被切趾孔径所淹没;随着窗函数切趾参量的逐渐增大,可更准确地确定单层粒子场的在焦位置,提高粒子场在焦位置的测量精度.     

基于梯度信息的随机Hough变换圆轮廓测量技术

在图像处理及计算机视觉中,Hough变换是一种应用非常广泛的图像边缘检测技术.分析了Hough变换的基本原理,指出了传统Hough变换以及随机Hough变换存在的缺陷,提出了一种基于随机Hough变换、综合利用图像本身灰度信息和梯度信息,并根据图形本身性质搜索边缘点的适用于圆周及圆弧轮廓的边缘检测算法.该算法采用"多对一"映射,显著减少了存储所需的容量;采取并行算法提高了运算速度;采用亚像素细分技术对边缘进行进一步的细化处理,提高了测量精度;最后用弦长加权法对边缘点进行拟合,得到被测参数.依据上述原理研制了高精度、高效率图像采集与处理系统,并在该系统上进行了实验.实验结果表明,对于对比度较差的轮廓,其测量不确定度在0.15像素以内.     

干涉粒子成像技术可测粒径上限分析

从实验上研究了干涉粒子成像技术（IPI）的最大可测粒子尺寸。分析了同一视场中不同物面导致的物距变化对IPI最大可测粒径的影响。搭建了单光束照射的IPI实验系统，对粒子直径为51μm和110μm的聚苯乙烯混合粒子场进行测量，分析了同一视场内不同采集区域的最大可测粒径。实验结果表明，IPI技术最大可测粒径受实验系统物距影响，对于一固定参数的实验系统，同一视场内不同采集区域的最大可测粒径不同。     

双光束照明的干涉粒子成像粒子尺寸测量

设计一种两光束相向照射,在散射角θ=90°方向记录的干涉粒子成像测量实验系统,利用模版匹配相关方法提取粒子两点像的位置坐标,根据粒子像位置坐标,粒子掩模图的形状和大小提取出单个粒子两点像。再对每个粒子两点像进行自相关、Gaussian插值提取两点像之间距离,进而计算得到粒子尺寸大小,其测量精度可达到亚像素精度。对标称值为45 mm的标准粒子进行了测量,粒径测量值为(46.54±0.50)mm,相对误差3.42%。实验结果表明了该方法的可行性。