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基于thz成像的混凝土裂缝监测技术研究

激光杂志 2020年第9期41卷 57-61页

作者：吴桐王莉商丘工学院河南商丘476000

为了提高混凝土裂缝的准确监测能力,提出基于高灵敏度太赫兹(thz)成像的混凝土裂缝监测方法,构建混凝土裂缝thz成像梯度信息模型,采用分块模板匹配方法进行混凝土裂缝高灵敏度太赫兹thz成像及自动分割处理,提取混凝土裂缝thz成像的边缘... 详细信息

为了提高混凝土裂缝的准确监测能力,提出基于高灵敏度太赫兹(thz)成像的混凝土裂缝监测方法,构建混凝土裂缝thz成像梯度信息模型,采用分块模板匹配方法进行混凝土裂缝高灵敏度太赫兹thz成像及自动分割处理,提取混凝土裂缝thz成像的边缘轮廓特征量,采用分块模板匹配检测的方法,进行混凝土裂缝thz图像的纹理分割和边缘轮廓检测,分析混凝土裂缝高灵敏度太赫兹thz成像的纹理规则性特征信息,采用表面纹理配准和分块自适应检测方法进行混凝土裂缝的特征点标定,结合小波变换方法进行混凝土裂缝太赫兹thz成像的特征分解,根据裂缝的纹理间隙变化规律分布进行thz成像,实现混凝土裂缝监测。仿真结果表明,采用该方法进行混凝土裂缝监测的准确性较高,对混凝土细小裂缝纹理分布的检测精度较好,提高了混凝土裂缝监测能力。

关键词： thz成像混凝土裂缝监测

thz成像技术在预应力梁压浆密实度检测中的应用

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天津建设科技 2017年第4期27卷 56-59页

作者：高翔赵得龙刘伟伟龚诚占涛天津市交通运输工程质量安全监督总站南开大学现代光学研究所光学信息技术科学教育部重点实验室

thz成像技术作为一种新型的无损检测技术,已经成为X射线和超声波无损检测技术的有力补充。考虑到预应力梁压浆密实性对于保证预应力混凝土结构的安全性和耐久性具有非常重要意义,利用便携式thz-TDS成像系统对预应力梁进行了扫描成像,获... 详细信息

thz成像技术作为一种新型的无损检测技术,已经成为X射线和超声波无损检测技术的有力补充。考虑到预应力梁压浆密实性对于保证预应力混凝土结构的安全性和耐久性具有非常重要意义,利用便携式thz-TDS成像系统对预应力梁进行了扫描成像,获得了预应力梁的thz图像,实现了基于thz成像技术的预应力梁压浆密实性无损检测,为后张法预应力梁的质量控制提供了技术支撑。与其他预应力梁压浆密实性检测技术相比,thz成像技术具有抗电磁干扰、操作简单、检测速度快、可靠性高等优点。

关键词： thz成像无损检测预应力压浆密实度度桥梁

脉冲thz时域光谱成像及连续thz波成像相关技术研究

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脉冲THz时域光谱成像及连续THz波成像相关技术研究

作者：张振伟首都师范大学

学位级别：硕士

thz成像技术是thz波科学与技术中最具应用前景的研究领域，人们预期它将对整个世界产生深远的影响。thz成像技术中最关键的部分包括高功率、便携式、可调谐的thz辐射源，宽频谱、高灵敏度、低噪声的探测器，合理的系统设计和优化措施以... 详细信息

thz成像技术是thz波科学与技术中最具应用前景的研究领域，人们预期它将对整个世界产生深远的影响。thz成像技术中最关键的部分包括高功率、便携式、可调谐的thz辐射源，宽频谱、高灵敏度、低噪声的探测器，合理的系统设计和优化措施以及快速、高效的数据处理方法。本论文主要围绕thz成像技术中的两个重要研究方向——脉冲thz光谱成像和连续thz波成像——展开，从理论和实验的角度对系统的一些关键问题进行分析。首先总结了脉冲thz时域光谱／成像系统的搭建和优化过程，分析系统性能，实验研究系统分辨率，thz光谱随泵浦波长的变化。然后采用不同的成像方法对葵花籽，爆炸物等样品成像和鉴别。最后对连续thz波成像系统进行系统分析，通过对烧蚀样品烧蚀程度和航空泡沫样品内部缺陷的探测，验证系统将成为一种高效的无损检测手段。同时，通过对两种系统的研究和应用表明，系统在应用上具有各自的特点，同时又有很好的互补性。论文的主要研究和工作结果有： (1) 建成两套thz时域光谱成像系统，给出采用反射式InAs作为thz辐射源和采用光导天线作为thz辐射源的脉冲thz时域光谱系统的搭建过程，包括搭建步骤、优化过程、系统噪声分析，同时研究了取向的InAs晶体在不同波长泵浦光作用下的辐射光谱特性，结果显示泵浦光波长越短，thz发射谱越宽。 (2) 讨论脉冲thz逐点扫描成像系统，包括成像装置、系统分辨率分析、数据获取、数据处理和分析等几个方面。论证这一新技术的特点和优势，预期其在结构成像和功能成像方面的应用，并应用不同的数据处理方法对葵花籽内部结构成像，对几种隐藏的爆炸物样品成像并识别，对比不同处理方法的成像特点。 (3) 讨论连续thz波成像系统在无损检测领域的应用，对系统进行了全面的分析，包括分辨率分析、系统固有干涉条纹分析等等，并对烧蚀样品烧蚀程度和航空泡沫样品内部缺陷进行了成功的探测。总之，本文对thz成像技术做出了较为全面、系统、详细的分析和探索，不仅对上述实验系统中的关键问题进行了系统分析，同时也给出必要的研究思路和方法，是今后进一步深入研究和探索具有指导意义。

关键词： thz成像时域光谱成像连续thz波成像数据处理无损检测

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thz焦平面探测器及其成像技术发展综述

红外技术 2013年第4期35卷 187-194页

作者：金伟其田莉王宏臣蔡毅王鹏北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 烟台睿创微纳技术有限公司山东烟台26400

thz探测器作为thz成像系统的核心器件,一定程度上制约着thz成像技术的发展,鉴于单元/多元探测器的光机扫描成像模式存在的问题,thz焦平面探测器成像成为thz探测技术发展的方向。介绍了近年来国内外在thz焦平面探测器,特别是基于VOx的TH... 详细信息

thz探测器作为thz成像系统的核心器件,一定程度上制约着thz成像技术的发展,鉴于单元/多元探测器的光机扫描成像模式存在的问题,thz焦平面探测器成像成为thz探测技术发展的方向。介绍了近年来国内外在thz焦平面探测器,特别是基于VOx的thz焦平面探测器及其成像技术的研究进展,分析了thz焦平面探测器及其成像模式的发展前景。本文对于研究thz成像技术及应用的发展具有重要的参考意义。

关键词： thz成像 thz探测器焦平面 VOx非制冷探测器热释电非制冷探测器

提高连续thz二维成像质量及速率的实验研究

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提高连续THz二维成像质量及速率的实验研究

作者：姚睿哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

太赫兹辐射可以穿透大多数非金属非极性物质,具有较高的光谱分辨本领,光子能量较低,不会对生物体造成有害电离,因此在安全检查、食品药品检测、空间遥感和环境检测等方面具有广阔的应用前景,尤其适合于针对人体和生物组织的探测和成像... 详细信息

太赫兹辐射可以穿透大多数非金属非极性物质,具有较高的光谱分辨本领,光子能量较低,不会对生物体造成有害电离,因此在安全检查、食品药品检测、空间遥感和环境检测等方面具有广阔的应用前景,尤其适合于针对人体和生物组织的探测和成像。相比于脉冲太赫兹成像,CO2泵浦的连续太赫兹成像系统结构紧凑,输出功率高,体积较小,成本较低,易于操作,具有较大的应用潜力。成像质量、成像速度是衡量成像系统优劣的重要指标。可以通过系统分辨率、透过遮挡物探测隐藏物的能力、图像对比度和信噪比等指标对系统的成像质量进行衡量和分析。在激光器和探测器一定的情况下,改进成像光路和探测体制可以提高成像质量和速度。运用图像处理的相关方法可以最大限度的消除噪声影响,提高图像可视化效果。本论文基于现有的CO2泵浦连续太赫兹激光器,在原有点扫描透射和反射成像、面阵透射成像的初步研究基础上,改进原有成像系统,并利用聚乙烯透镜、离轴抛面反射镜组、平面反射镜设计搭建新的高分辨率点扫描和面阵成像系统;利用自制的分辨率板对系统分辨率进行测试,并利用成像焦斑的能量分布数据模拟其透过分辨率板的成像过程,根据瑞利判据对系统分辨率做进一步的估算;透过多种常见包装物对不同性质的目标进行成像实验,并与原有成像结果进行对比分析,以此检验系统对隐藏物的成像能力和成像质量;改进原有点扫描成像控制软件界面,修正软件中的缺陷,增加新的控制功能。利用现有的用于分析光斑质量的热像仪作为面阵探测器设计高分辨率的实时成像系统,并对小尺寸目标进行实时透射和反射成像实验,并利用分辨率板对系统分辨率进行测试,通过多帧叠加和后期图像处理进行图像增强。实验中对面阵探测器的信噪比进行测试。由于目前的面阵探测器都不是针对太赫兹波段设计的,响应波长范围很宽,在太赫兹波段的灵敏度较低,噪声较高,因此限制了面阵成像的质量。点扫描成像具有较高的成像质量,但其成像速度较低,受到目标尺寸、探测器响应速度、扫描器移动速度的限制;面阵成像可实现实时成像,但是只能对与探测器光敏面尺寸相匹配的小尺寸目标进行成像。为了提高系统的成像速度,将面阵成像与点扫描成像相结合,利用面阵探测器进行扫描成像,将逐点扫描升级为区域扫描和子图像拼接。同时使用VC++设计实时面阵扫描成像控制软件界面,设置相关参数,控制成像进程,完成图像数据的采集、拼接、显示和存储。在面阵成像系统基础上加入二维平移台进行面阵扫描成像实验,分析利用不同大小子图像进行拼接时的图像特点,通过多帧子图像叠加平均、拼接边缘区域重叠采集和平均处理提高成像质量。另外,针对点扫描图像中的条纹和锯齿等缺陷,分析其成因并提出相关解决方案。针对点扫描成像、面阵成像和面阵扫描成像的不同特点,采用不同的图像处理方法。最后,结合成像结果对点扫描成像和面阵扫描成像进行比较和分析。

关键词： CO2激光泵浦太赫兹激光器 thz成像点扫描成像实时成像面阵扫描成像图像处理

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thz射线成像技术及其在医学中的应用

中国医学计算机成像杂志 2006年第6期12卷 429-432页

作者：张放冯晓源复旦大学附属华山医院放射科 200040

thz射线是指位于微波和红外光之间频率为0．1-10thz的电磁辐射。它在安全检查、医疗诊断、环境保护及工农业质量控制等方面都有广阔的应用前景。本文对thz射线的产生、成像技术及其在医学中的应用作一综述。

关键词： thz射线 thz成像应用安全检查

基于太赫兹成像技术的小麦麦芽糖定量检测研究

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光谱学与光谱分析 2018年第10期38卷 3017-3022页

作者：蒋玉英葛宏义张元河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室河南郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

粮食芽变初始于内部胚芽部分,萌芽早期活动发现困难,成为制约粮食储备安全的一个瓶颈。粮食芽变过程主要是将淀粉转化为用于生长的麦芽糖。采用太赫兹(Terahertz,thz)成像技术,研究不同浓度的小麦麦芽糖混合物的图像特征,在图像中样品... 详细信息

粮食芽变初始于内部胚芽部分,萌芽早期活动发现困难,成为制约粮食储备安全的一个瓶颈。粮食芽变过程主要是将淀粉转化为用于生长的麦芽糖。采用太赫兹(Terahertz,thz)成像技术,研究不同浓度的小麦麦芽糖混合物的图像特征,在图像中样品区域各个像素点提取出一条thz光谱,并求平均,得到一条平均光谱。通过主成分分析方法(principal component analysis,PCA)前5个主成分的累计方差贡献率达到98%以上,用前5个主成分的得分值矩阵代替原始光谱数据,建立基于径向基核函数的支持向量机(support vector machine,SVM)定量分析模型。对比结果表明,太赫兹成像技术结合化学计量学方法对小麦麦芽糖含量具有较好的判别效果,其中SVM模型获得最好的预测结果,为通过小麦种麦芽糖含量实现对小麦芽变程度的检测,保障粮食品质,提升国家储藏科技水平奠定了理论和技术基础。

关键词： thz成像定量分析小麦芽变麦芽糖 SVM

太赫兹光谱和成像技术在食品安全检测中的应用

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光谱学与光谱分析 2009年第6期29卷 1445-1449页

作者：沈飞应义斌浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江杭州310029

随着超快激光技术的快速发展以及人们对太赫兹辐射与物质作用机理的进一步认识,太赫兹辐射作为一项新的、快速发展的技术在很多领域受到广泛关注,在安全检测、医学诊断、无线通信和制药等诸多领域预示着广泛的应用前景。由于食品安全问... 详细信息

随着超快激光技术的快速发展以及人们对太赫兹辐射与物质作用机理的进一步认识,太赫兹辐射作为一项新的、快速发展的技术在很多领域受到广泛关注,在安全检测、医学诊断、无线通信和制药等诸多领域预示着广泛的应用前景。由于食品安全问题的重要性,食品安全的检测技术面临着巨大的机遇与挑战。太赫兹光谱与成像技术提供了一种新型的食品安全检测手段。相比于其他技术,thz技术具有高信噪比和动态范围宽等诸多特点,能够同时获得样品在thz波段的时域信息与频域信息,以及对应的物质物理结构和化学成分等重要信息,在食品安全检测领域具有独特的优势。文章简要介绍了太赫兹波的概念、特点和技术手段,太赫兹辐射技术在食品安全领域的最新应用进展,并讨论了thz技术应用的限制因素,展望了thz技术的应用前景。

关键词： thz光谱 thz成像食品安全生物检测

人体隐蔽携带刀具、枪支危险物的thz图像识别

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人体隐蔽携带刀具、枪支危险物的THz图像识别

作者：冯艳平郑州大学

学位级别：硕士

太赫兹(thz)成像是利用thz辐射(通常指的是波长在30μm～3mm区间的远红外电磁辐射)作为信号源进行成像的一种技术。thz辐射对电介质如衣物、纸箱等包装材料具有很好的穿透性,可对隐蔽在这些材料下的物品成像,与X射线相比它的电子能量很... 详细信息

太赫兹(thz)成像是利用thz辐射(通常指的是波长在30μm～3mm区间的远红外电磁辐射)作为信号源进行成像的一种技术。thz辐射对电介质如衣物、纸箱等包装材料具有很好的穿透性,可对隐蔽在这些材料下的物品成像,与X射线相比它的电子能量很低,不会对被检测物质和人体造成电离性伤害。这些特性使thz成像在安全检查、无损检测等方面具有广阔的应用前景。本文针对thz图像的特点,应用数字图像处理技术,实现了安全检查中人体隐蔽携带刀、枪武器类违禁品太赫兹图像的自动识别。主要工作如下:1.对人体隐蔽携带刀具、枪支的thz图像进行预处理。(1)灰度变换。为了适应不同的光线条件及消除光照、摄像等不均匀性引起的图像灰度明显变化,对thz图像进行灰度变换。(2)平滑处理。分析比较了两种常用的平滑处理方法(均值滤波和中值滤波)对太赫兹图像的滤波效果,选取模版大小为3×3的中值滤波方法。经平滑处理,在保留了图像的边缘的同时,去除或削弱了图像中的大部分噪声。(3)阈值分割。为有效提取刀、枪危险物的形态特征,需将危险物从背景中分离出来。把图像视为不同灰度值的组合,采用直方图分析法求得图像分割的最佳阈值,将目标物从背景中分离出来。(4)边缘检测。对于枪支的特征提取,需要进一步将其边缘提取出来。比较几种经典边缘检测算子的检测效果,LOG算子提取的枪支图像的边缘连续性、完整性都较好。2.分析研究了刀具、枪支的不同形态特征,选取了以下特征参数。(1)选取的刀具的主要形态学特征包括刀具的面积(A)、周长(L)、长度(H)、宽度(W)和矩形度(R)。(2)选取枪的面积(A)、长度(H)、宽度(W)和枪管和枪握把间的夹角(J)作为枪的主要特征。3.识别验证。依据提取的刀具、枪支的不同特征,设计了识别程序。经实验验证,该方案能有效的将人体隐蔽携带刀具、枪支类危险品同打火机、钢笔、钥匙、挂饰等人体常携带的其它物品区别出来,实现了人体隐蔽携带刀具、枪支等危险品的太赫兹图像自动识别。采用图像识别技术对人体携带刀具和枪支的thz图像进行自动识别判断,可以减轻安检人员的劳动强度,提高安全检查的工作效率,增强安全检查的可靠性,及时有效的发现潜在的安全隐患,保障人民的人身和财产安全,维护社会的和谐与稳定。

关键词： thz成像安全检查图像处理特征提取图像识别