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数字显微全息中记录参数对颗粒测量影响的数值模拟

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物理学报 2013年第20期62卷 219-226页

作者：周斌武吴学成吴迎春阳静 Gérard Gréhan 岑可法浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室杭州310027 鲁昂大学CORIA研究所法国鲁昂76801

数字显微全息技术由于具有三维、非接触和实时测量微小空间内流场的能力,已引起了国内外学者的广泛关注.利用数字显微全息方法测量微通道流场时,记录距离、颗粒尺寸、颗粒浓度、入射光波长、CCD分辨率等参数会对颗粒重建结果产生重要影... 详细信息

数字显微全息技术由于具有三维、非接触和实时测量微小空间内流场的能力,已引起了国内外学者的广泛关注.利用数字显微全息方法测量微通道流场时,记录距离、颗粒尺寸、颗粒浓度、入射光波长、CCD分辨率等参数会对颗粒重建结果产生重要影响.为了评估颗粒浓度和样本空间深度对重建结果的影响,本文开展了数值模拟研究.采用基于洛伦兹-米散射理论的程序产生不同浓度的颗粒全息图,用小波变换重建算法对其进行重建.结果表明:在样本空间深度为24μm时,颗粒浓度ns在3.44×105mm 3—13.77×105mm 3范围内时,颗粒重建率Ep随着颗粒浓度ns的增大而迅速减小,在13.77×105mm 3—55.08×105mm 3范围内时,颗粒重建率Ep随颗粒浓度ns增大而缓慢减少.在颗粒浓度ns(13.77×105mm 3)保持不变时,颗粒重建率Ep与样本空间深度满足单调递减的线性关系.当阴影密度不变时,重建率的变化呈现一定的规律性:当深度L较小时,样本空间深度对颗粒重建的影响要比颗粒浓度的影响大;当深度L较大时,颗粒浓度对颗粒重建的影响较大.

关键词：数字显微全息颗粒浓度粒径误差位置误差

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数字显微全息中颗粒重建数值模拟

浙江大学学报（工学版） 2012年第9期46卷 1647-1653页

作者：曲瑞陽吴学成高翔吴迎春陈玲红 G.Grehan 岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 法国国家科研中心CNRS 鲁昂大学法国国家应用科学研究院鲁昂分院CORIA研究所鲁昂法国76801

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结... 详细信息

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结合实验对实际拍摄得到的颗粒全息图进行重建分析.结果表明:在垂直光轴方向上,当记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为1、2、2μm;在平行光轴方向上,记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为2、8、16μm;在重建过程中,灰度阈值应设定为不小于0.5.

关键词：微流场数字显微全息颗粒间距灰度阈值误判率

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数字显微全息中透镜组成像实验参数研究

激光杂志 2014年第3期35卷 28-30页

作者：朱岗唐丽丽王秋宽杨岩重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆理工大学机械工程学院重庆400054

在数字显微全息中,引入显微物镜之后,物体通过显微镜后所成像的位置难以确定,CCD接收到的图像的放大倍数并不是显微镜标示的放大倍数而是一不确定值,并且CCD离物体所成像的距离太近不能重建出清晰的图像。针对这些问题,提出当物体放置... 详细信息

在数字显微全息中,引入显微物镜之后,物体通过显微镜后所成像的位置难以确定,CCD接收到的图像的放大倍数并不是显微镜标示的放大倍数而是一不确定值,并且CCD离物体所成像的距离太近不能重建出清晰的图像。针对这些问题,提出当物体放置位置固定时,讨论在能重建出清晰图像的前提下,CCD与像之间满足的关系;CCD的放置位置固定时,给出物体的放置位置与CCD位置之间的关系。实验结果表明:经过透镜组之后,CCD放置在通过算法算出的距离之内时,能重现出清晰的全息图,当不满足物体与CCD之间的关系时,重现图质量较差。

关键词：数字显微全息透镜组位置关系

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数字显微全息的公式重现

数字显微全息的公式重现

作者：唐丽丽重庆理工大学

学位级别：硕士

数字显微全息技术是数字全息和光学显微全息相结合的产物,用CCD代替传统的全息干板记录物体放大的信息实现数字全息显微过程。使全息图实现了数字化并且提高了系统的横向分辨率，能比较快捷记录和重现全息图，可以通过数字图像处理技术... 详细信息

数字显微全息技术是数字全息和光学显微全息相结合的产物,用CCD代替传统的全息干板记录物体放大的信息实现数字全息显微过程。使全息图实现了数字化并且提高了系统的横向分辨率，能比较快捷记录和重现全息图，可以通过数字图像处理技术改善重现图的质量。在近十年的发展中，数字全息显微术已有了一定的理论基础和在医学、微机电子、流体等领域的应用，但数字显微全息仍有一些关键技术有待进一步研究，例如如何抑制或补偿显微物镜引入的相位畸变、如何精确得到物体的焦平面、如何提高横向分辨率、如何得到物体的实际放大倍数、如何确定重现距离与记录距离之间的关系、如何实现实时稳定的测量等问题，这些问题严重制约了该技术的实际应用。本课题针对上述问题进行研究并在某些问题上加以改善，对微观世界和流体领域的测量有着极其重要的意义。本文主要研究记录距离和重现距离之间的关系，首先从点光源球面波放大系统和显微物镜系统开始研究。系统的分析了点光源照射物体的理论知识和重现算法的原理，分析了球面波照射物体的几种实验光路和这几种实验光路的优缺点，选择了最佳实验光路进行实验，并分析记录距离与重现距离之间的关系。本章还分析了直接在数字全息中引入显微物镜成像的一些基本原理，并用理论和实验相结合的方法发现数字显微成像存在的一些具体问题和引起这些问题的原因。在数字显微全息中，目标与显微物镜的距离以及物体经显微物镜成像的位置都难以精确获得。所以CCD接收到的全息图像的放大倍数并不是显微镜标示的放大倍数，而是一不确定值。本文通过讨论物体位置固定时，CCD与像之间满足的关系，以及CCD位置固定时，物体位置与CCD之间的关系，得到了在满足清晰重建图像的前提下，放大倍率的函数方程以及全息显微光路中各参数之间的关系函数及优化实验参数。提出实验验证，在满足以上关系函数及优化参数的条件下，CCD能捕获高质量的全息图，并能重现出清晰重建像，当不满足以上关系时，全息图及重现像质量较差。根据上面的研究，本文设计了可调放大倍数实验光路系统，通过调节透镜之间的距离来调节系统的放大倍数，并得到了确定的放大倍数和重现距离，并通过实验验证实验光路的准确性。

关键词：数字显微全息显微物镜透镜组优化实验参数重现距离

基于数字显微全息的聚氨酯和粉尘颗粒形貌对比研究

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基于数字显微全息的聚氨酯和粉尘颗粒形貌对比研究

作者：段敬杰合肥工业大学

学位级别：硕士

火灾烟颗粒作为最早期的火灾特征物之一,因此对于火灾烟颗粒的探测一直都是火灾探测的热门研究课题,目前对于火灾探测使用最广泛火灾探测器就是光电感烟式的火灾探测器。因干扰粒子（粉尘粒子）的影响使得火灾探测经常的出现误报的情况... 详细信息

火灾烟颗粒作为最早期的火灾特征物之一,因此对于火灾烟颗粒的探测一直都是火灾探测的热门研究课题,目前对于火灾探测使用最广泛火灾探测器就是光电感烟式的火灾探测器。因干扰粒子（粉尘粒子）的影响使得火灾探测经常的出现误报的情况,给火灾探测带来很大难题,因此对于火灾烟颗粒探测区分干扰粒子成为精准火灾探测的关键因素。根据火灾探测的现状和实现早期火灾探测的需求,为了更加准确的探测火灾,本文提出一种新的方法对火灾烟颗粒进行探测,即把数字显微技术应用到火灾烟颗粒探测领域,具体研究如下:为了准确区分聚氨酯烟颗粒和干扰颗粒（粉尘）,本文首先分析了离轴数字显微全息的基本理论,证实了数字显微全息技术用于火灾烟颗粒探测的可行性;然后根据马赫曾德干涉仪原理设计并搭建一套基于数字显微全息技术的火灾烟颗粒探测实验系统,该实验系统包括数字显微全息子系统、烟颗粒和干扰颗粒发生子系统以及全息图三维重构子系统。烟颗粒和干扰粒子发生子系统产生的颗粒物经过数字显微全息子系统成像得到颗粒物全息图,再通过全息图三维重构子系统对颗粒物全息图进行三维重构,得到烟颗粒和干扰颗粒的三维形貌图。在全息图三维重构子系统中,对比分析了菲涅尔变换法、卷积法和角谱法这三种全息重构算法的优缺点,并编写了MATLAB程序,通过仿真实验结果对比发现角谱重建算法在计算速度和重建的精确度方面比其它算法有优势,而且衍射距离不会对振幅有影响。为实现烟颗粒的三维重建,研究分析了相位解包裹算法并编写仿真程序对比分析得出最小二乘法相位解包裹算法可以有效的减少噪声、残差点等带来的相位误差影响。使用所搭建的基于数字显微全息技术的火灾烟颗粒探测实验系统进行了验证实验。对聚氨酯烟颗粒和粉尘进行了20组的重复试验,通过纵向和横向的实验数据对比分析得出聚氨酯烟颗粒的直径大小一般都是小于1μm的非球形物质,其干扰粒子粉尘粒子的直径大小是10μm左右的非球形物质。基于数字显微全息技术,通过对聚氨酯和粉尘颗粒直径大小的判断,可以有效排除粉尘颗粒对火灾探测的干扰,从而有效地降低火灾探测的误报率。

关键词：火灾探测粉尘颗粒聚氨酯颗粒数字显微全息三维重建

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数字显微像面全息技术研究

光电子．激光 2006年第4期17卷 475-478页

作者：吕且妮葛宝臻张以谟天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室天津300072

提出一种数字显微像面全息术(DMIPH)。微观物体的离轴像面全息图直接记录在CCD上,经过2次快速傅立叶变换和数字频谱滤波,得到了显微物体放大的再现实像,并进行了详细的理论分析和实验研究,提供了以分辨率板为实验样品的实验结果。研究表... 详细信息

提出一种数字显微像面全息术(DMIPH)。微观物体的离轴像面全息图直接记录在CCD上,经过2次快速傅立叶变换和数字频谱滤波,得到了显微物体放大的再现实像,并进行了详细的理论分析和实验研究,提供了以分辨率板为实验样品的实验结果。研究表明,这种技术可应用于微观物场成像和定量测量。

关键词：数字显微全息像面全息图数字再现

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基于模糊聚类的数字显微全息图像分割

科技创新导报 2012年第30期9卷 48-48页

作者：孟宪辉江苏省南京工程高等职业学校江苏南京211135

图像分割是由图像处理到图像分析的一个关键步骤,同时它又是一个经典难题;数字显微全息图像由于其成像机理的复杂性以及对成像环境的高要求使图像的分割变得更为困难。文章将模糊聚类应用于数字显微全息图像的分割,实验证明这种方法简... 详细信息

图像分割是由图像处理到图像分析的一个关键步骤,同时它又是一个经典难题;数字显微全息图像由于其成像机理的复杂性以及对成像环境的高要求使图像的分割变得更为困难。文章将模糊聚类应用于数字显微全息图像的分割,实验证明这种方法简便而有效。

关键词：模糊聚类数字显微全息图像分割

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静电雾化场的数字全息实验研究

激光技术 2013年第2期37卷 143-146页

作者：徐青曹娜曹亮韩长材雷岚王清华西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室西安710024 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

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12.5mm,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... 详细信息

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12.5mm,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。

关键词：全息雾化测量数字显微全息静电雾化