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频域稀疏采样和激光成像方法

物理学报 2022年第5期71卷 385-391页

作者：崔岸婧李道京吴疆周凯高敬涵中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

激光的单色性和自然图像频谱稀疏且集中在低频区间的特点,使图像频谱稀疏采样成像成为可能.基于小规模激光探测器,引入参考激光,本文提出了频域稀疏采样激光成像方法.介绍了频域稀疏采样激光成像的原理和成像系统结构,推导了激光回波重... 详细信息

激光的单色性和自然图像频谱稀疏且集中在低频区间的特点,使图像频谱稀疏采样成像成为可能.基于小规模激光探测器,引入参考激光,本文提出了频域稀疏采样激光成像方法.介绍了频域稀疏采样激光成像的原理和成像系统结构,推导了激光回波重构复频谱的表达式,给出了重构频谱和复图像的仿真结果并分析了信号参数对重构效果的影响,同时采用相干系数、均方误差和结构相似度来评价其重构效果.规模为256×256的激光回波复图像仿真表明,5个拼接1/4×1/4规模频域探测器组成的近似十字型稀疏采样结构,在约31.25%(5/16)的频域稀疏采样条件下,仍可获得较好的重构频谱和重构复图像.

关键词：激光成像频域稀疏采样激光探测器图像重构

激光成像法棒束通道气液两相流气泡群特征参数检测研究

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激光成像法棒束通道气液两相流气泡群特征参数检测研究

作者：谭万尧重庆理工大学

学位级别：硕士

目前我国核电站广泛采用的压水型反应堆,工况下堆芯燃料组件棒束通道内将包含大量气泡,与冷却剂形成气液两相流动。研究两相流含气率以及气泡群的形态和分布规律,对于分析其流动、传热、临界热流密度等特性,构建两相流数理模型,并以此... 详细信息

目前我国核电站广泛采用的压水型反应堆,工况下堆芯燃料组件棒束通道内将包含大量气泡,与冷却剂形成气液两相流动。研究两相流含气率以及气泡群的形态和分布规律,对于分析其流动、传热、临界热流密度等特性,构建两相流数理模型,并以此指导反应堆系统的热工设计具有重要意义。但由于实际堆芯工况存在高温、高压、高流速和高辐射等特点,无法对其内部气液相界面积与相态分布等特性进行直接检测。所以,通过搭建降温降压或常温常压环境下的堆芯结构模拟装置,借助相关检测手段对燃料棒束通道内的气泡特征参数进行研究,构建两相流体的分析模型和界面运输方程,以此预测实际堆芯燃料组件的压力分布和传热特性,仍为其主流研究方式。鉴于此,本文针对核反应堆热工设计与建模中堆芯气液两相流参数的测算需求,研究了一种基于激光截面成像的气泡群特征测量方法,在透明模型堆芯外部使用平面激光照射两相流,形成横向探测截面,通过高速摄影获取气泡群在该截面的前向光散射图像,使用图像分析法对流态特征进行分析。实验搭建了常温常压下3×3的棒束通道气液两相流气泡产生装置与流道截面气泡运动图像采集装置,并搭配双探头电导率探针气泡速度与粒径分析系统对图像法测量数据做验证分析。首先对采集到的气泡图像经过预处理后,利用圆度值分类法将气泡分为规则气泡群与不规则气泡群两类,针对规则气泡群采用直接椭圆拟合提取其特征参数,而对于不规则气泡群使用优化的快速径向对称变换图形分割算法对图像进行处理,降低气泡影像重叠或粘连引入的面积与数量计算误差。使用截面图像气泡面积与流道截面之比计算截面含气率值,并选用米洛波尔斯基简化的滑速比模型验证含气率测量值误差,结果表明在泡状流条件下误差范围均小于10%。通过对连续图像序列的气泡面积积分,完成截面含气率分布分析,此外基于气泡“断层轮廓—速度—形态”的约束关系,使用纵向圆度值拟合完成气泡垂直速度的求解,再结合垂直速度与断层轮廓边缘点坐标信息完成气泡三维椭球重建,实现气泡的三维形态重建及平均粒径分布计算,实验结果与探针系统测量值的相对误差在10%以内。针对棒束通道气液两相流气泡运动特征参数检测,本文提出的截面图像分析系统,从量程和精度上均优于传统的纵向面图像法,且气泡特征参数的分析种类与维度更加丰富,这对研究棒束通道气液两相流相界面积与相态分布具有一定的参考价值。

关键词：棒束通道气液两相激光成像图像分析含气率

基于激光成像技术的农药雾滴飘移评价方法研究

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农业工程学报 2019年第9期35卷 73-79页

作者：王志翀何雄奎李天黄铭一张永萍徐林邓喜军中国农业大学理学院北京100193 中国农业大学工学院北京100083 安阳全丰生物科技有限公司安阳455001

为开发在风洞中农药喷雾飘移的测量方法,该文按照国际标准ISO22856,使用德国Lechler公司的LU120-01喷头在风洞中测量了有机硅、植物油等11种助剂在水平和垂直方向上的喷雾飘移,同时采用激光成像技术,结合计算机图像快速批处理,提取了雾... 详细信息

为开发在风洞中农药喷雾飘移的测量方法,该文按照国际标准ISO22856,使用德国Lechler公司的LU120-01喷头在风洞中测量了有机硅、植物油等11种助剂在水平和垂直方向上的喷雾飘移,同时采用激光成像技术,结合计算机图像快速批处理,提取了雾滴云图片横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值等图像特征参数,与测量结果计算得出的喷雾飘移的飘移率、特征高度、飘移潜力指数(drift potential index, DIX)进行拟合。结果表明,横纵方向的最大值及位置、重心坐标、平均值与垂直和水平飘移显著相关(Sig. F<0.05),与飘移率、特征高度、飘移潜力指数拟合的相关系数均大于 0.91,最大绝对值平均相对误差仅为 5.9%;垂直特征高度和水平特征距离拟合结果最好,平均相对误差为 0,绝对值平均相对误差为 0.6%和 1.5%,其次为 DIX 指数和飘移率。由此表明,此方法可准确的用于评价雾滴的飘移性,测试速度比传统的测量方法更加快速,测试重复性高且无需耗材,DIX 指数综合准确性高达 96%,大大降低了喷雾飘移的测试成本。该研究可为风洞中的飘移测试提供一种新的测试选择。

关键词：农药喷雾喷头激光成像快速测量

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激光成像水下偏振成像的特征融合技术研究

激光杂志 2017年第5期38卷 94-98页

作者：李明杰刘小飞张英华三亚学院海南三亚572022 中石油管道分公司吉林松原138000

对激光水下偏振成像的特征融合处理,可提高激光成像的识别能力。提出一种基于小波域向量量化的激光水下偏振成像特征融合技术。首先采用点到线模型进行LBG扩展,再量化分解激光成像水下偏振成像的矢量,其次采用二级小波变换进行水下偏振... 详细信息

对激光水下偏振成像的特征融合处理,可提高激光成像的识别能力。提出一种基于小波域向量量化的激光水下偏振成像特征融合技术。首先采用点到线模型进行LBG扩展,再量化分解激光成像水下偏振成像的矢量,其次采用二级小波变换进行水下偏振成像的低频分量选取,最后进行水下偏振成像小波域子矢量点到线模型的计算,采用小波域向量量化方法实现特征融合。最后进行仿真实验,结果表明,采用本文方法进行激光水下偏振成像特征融合的峰值信噪比较高,降低了计算复杂度,图像成像质量得到改善。

关键词：激光成像水下偏振成像小波变换特征融合

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激光成像的汽车安全距离自动检测系统

激光杂志 2017年第7期38卷 68-71页

作者：王萍刘京茂烟台南山学院山东龙口265713 南山国际飞行有限公司山东龙口265713

当前汽车安全距离自动检测系统存在各有不足,利用激光成像技术优点,设计了激光成像的汽车安全距离自动检测系统。采用激光测距仪采集汽车与障碍物之间的距离数据,并通过激光发送装置和通信总线传入信号调制器,然后信号调制器估计汽车与... 详细信息

当前汽车安全距离自动检测系统存在各有不足,利用激光成像技术优点,设计了激光成像的汽车安全距离自动检测系统。采用激光测距仪采集汽车与障碍物之间的距离数据,并通过激光发送装置和通信总线传入信号调制器,然后信号调制器估计汽车与障碍物之间的相对速度,并反馈给激光测距仪,根据时间检测安全距离是否合理,最后将目标安全距离及其相对速度展示在显示屏上。实验结果表明,该系统的测距误差低于1%的,可以满足实际应用要求。

关键词：激光成像汽车安全距离自动检测系统

基于激光截面成像法的气液两相流气泡群特征测量

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光学学报 2022年第15期42卷 44-51页

作者：谭万尧刘晓晶吴德操罗彬彬赵明富郭裕丰龙俊宇张颖重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆400054 上海交通大学核科学与工程学院上海200240

针对核反应堆热工设计与建模中堆芯气液两相流参数的测算需求,研究了一种基于激光成像的气泡群特征测量方法。在透明模型堆芯外部使用平面激光照射两相流形成横向探测截面,通过高速摄影获取气泡群在该截面处的前向光散射图像,利用圆度... 详细信息

针对核反应堆热工设计与建模中堆芯气液两相流参数的测算需求,研究了一种基于激光成像的气泡群特征测量方法。在透明模型堆芯外部使用平面激光照射两相流形成横向探测截面,通过高速摄影获取气泡群在该截面处的前向光散射图像,利用圆度值分类法和优化的快速径向对称变换图形分割算法对图像进行处理,有效降低了气泡影像重叠引入的面积计算误差。基于气泡“断层轮廓-速度-形态”的约束关系,完成了气泡垂直速度的求解,最终所提方法实现了瞬时截面含气率测量、截面含气率均值成像、气泡三维形态重建和平均粒径分布计算。

关键词：图像处理激光成像棒束通道图像分析含气率

激光成像检漏及带压补漏技术在SF6电气设备的应用研究

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激光成像检漏及带压补漏技术在SF6电气设备的应用研究

作者：柏帆华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

目前,SF气体已经广泛应用于多个电压等级的电力系统电气设备。因为其具备优异的灭弧和绝缘特性,尤其在110kV及以上电压等级,SF气体几乎成为GIS设备和断路器的唯一绝缘和灭弧介质。随着SF气体在输变电领域使用,如主变压器及电流互感器等... 详细信息

目前,SF气体已经广泛应用于多个电压等级的电力系统电气设备。因为其具备优异的灭弧和绝缘特性,尤其在110kV及以上电压等级,SF气体几乎成为GIS设备和断路器的唯一绝缘和灭弧介质。随着SF气体在输变电领域使用,如主变压器及电流互感器等,SF气体在线检漏及补漏问题一直困扰着电力系统运行检修人员。本文通过对电力系统SF气体检漏及补漏技术现状分析,发现传统的SF泄漏检测方法已不能满足SF电气设备状态检修的需要。本文主要研究利用激光成像技术探测SF电气设备,将设备周围可能泄漏的SF分布情况形成图像,显示在计算机的屏幕上,以达到检测电气设备(GIS等)SF的泄漏情况以及泄漏点的目的,经过实践及推广应用,发现基于SF激光成像原理设计的检测仪大大提高了检漏效率。论文阐述了带压补漏技术的工作原理及特点,介绍了带压补漏的关键技术,在此基础上开展SF漏点的带压补漏技术研究,并将其应用于变电站,实现了SF电气设备的在线带电检漏及补漏。激光成像检漏技术及带压补漏技术具有操作简便、定位迅速、测量精确、成本合理、安全可靠等优点,这两项技术完美的结合将在SF电气设备状态监测与检修这一领域发挥出更大的效益和作用。对电力系统安全稳定运行起到保驾护航的作用,对提高电力系统可靠性、经济社会效益打下坚实的基础。

关键词： SF6 激光成像带压补漏检漏电气设备

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棉花中白色异性纤维的激光成像快速检测方法

农业工程学报 2014年第15期30卷 190-196页

作者：刘翔何相呈苏真伟刘锋王冬顾其彪四川大学制造科学与工程学院成都610065 四川大英县天骄纺织有限公司大英629300

现有的棉花异性纤维分拣机采用可见光照明成像,难以识别棉花中混杂的白色异性纤维。为了有效地检测出与棉花颜色相同或相近的白色异性纤维,该文采用线激光照明成像的方法,在固定线激光功率、波长和相机光圈的条件下,利用不同的曝光时间... 详细信息

现有的棉花异性纤维分拣机采用可见光照明成像,难以识别棉花中混杂的白色异性纤维。为了有效地检测出与棉花颜色相同或相近的白色异性纤维,该文采用线激光照明成像的方法,在固定线激光功率、波长和相机光圈的条件下,利用不同的曝光时间,获取了12种典型的白色异性纤维与皮棉的图像,分析其成像曝光时间与图像对比度之间的关系,发现不同的关系曲线存在一段共有的最优曝光峰值时间。在此曝光时间内,同一图像中的白色异性纤维已经"过曝",而棉花还处于欠饱和状态。二者图像灰度值的明显差异可用于检测棉花中的白色异性纤维。该文在线激光功率为0.8 W,波长650 nm,相机光圈为8C,曝光时间为1.6 ms的条件下获取了1 500幅图像。试验表明,采用简单的固定阈值法,皮棉中12种典型的白色异性纤维的识别率达到了95.8%。研究结果为提高棉花中白色异性纤维的识别率和速度提供了一条新途径。

关键词：棉花图像处理识别白色异性纤维激光成像曝光

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激光成像在雪深监测系统中的应用

激光杂志 2017年第12期38卷 55-58页

作者：涂瑞涛禹盛林南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

现今用于小规模自动监测雪深的方法及仪器很多,但都会受到很多外界因素的影响,通过激光监测的方法也很受关注。系统主要是通过激光照射在雪面上而形成图像,通过GPRS将图像数据发送到接收服务器,在服务器端结合相关处理程序对采集到的图... 详细信息

现今用于小规模自动监测雪深的方法及仪器很多,但都会受到很多外界因素的影响,通过激光监测的方法也很受关注。系统主要是通过激光照射在雪面上而形成图像,通过GPRS将图像数据发送到接收服务器,在服务器端结合相关处理程序对采集到的图像进行分析观测,通过激光成像移动的距离与雪深增加值呈一定比例的原理发现的一种雪深测量技术。本系统的观测精度为1mm,测量范围为0到1500mm,该方法经过验证避免了人工测量法的费时、费力、误差大、时效低、实时性差等缺点,同时也很好的规避了激光测雪法的观测某一个点不具有代表性、测量误差大以及超声波测雪法的观测精度受空气温度、湿度等因素影响比较大的缺点,在经过大量实地实验过后证实该系统是符合野外观测条件的。

关键词：激光成像雪深监测图像分析