水下氣泡場數(shù)字全息圖的再現(xiàn)方法研究.pdf

1、數(shù)字全息術(shù),即數(shù)字記錄全息圖及數(shù)字再現(xiàn)全息圖,為全息術(shù)提供了另一種嶄新的記錄和再現(xiàn)方式。它是以CCD作為記錄介質(zhì)直接記錄物場的全息圖,并存儲于計算機,再以數(shù)字方式再現(xiàn),得到原始物場波前分布。由于其結(jié)合了計算機的數(shù)字性和光學(xué)全息術(shù)的三維性等優(yōu)點,因此,在光測量方面具有很好的應(yīng)用前景,已廣泛的應(yīng)用于科研、工程、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。粒子場的測試和診斷在許多工程技術(shù)及科研領(lǐng)域有著重要的意義,在眾多的粒子場測試方法中,全息攝影法以其不干擾水體,拍攝景

2、深大、可再現(xiàn)三維粒子場信息以及分辨率高等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 本論文根據(jù)數(shù)字全息術(shù)的特點,提出將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用到水下粒子場探測領(lǐng)域。圍繞這個內(nèi)容,本文從理論分析、具體實驗和計算機再現(xiàn)三個方面對其進行了初步的研究,主要完成了以下工作:
　　 1.介紹了傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)和數(shù)字全息技術(shù)的基本原理和各自的特點。探討了水下環(huán)境對氣泡場探測帶來的影響以及數(shù)字全息相對于光學(xué)全息在水下氣泡場探測方面的優(yōu)勢。同時介紹了水下氣泡場

3、探測的研究背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　 2.建立了數(shù)字全息圖記錄和數(shù)字再現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型,對數(shù)字全息中的數(shù)字再現(xiàn)算法以及相關(guān)的數(shù)字圖像處理方法進行了詳盡的理論分析。
　　 3.給出兩種不同的數(shù)字再現(xiàn)思路,即菲涅耳變換法和卷積法,完成了數(shù)字全息記錄及再現(xiàn)程序的編寫。并給出了相應(yīng)的計算機再現(xiàn)結(jié)果。同時,研究并討論了全息圖再現(xiàn)過程中應(yīng)用的數(shù)字圖像處理技術(shù)。
　　 4.將數(shù)字全息技術(shù)應(yīng)用于水下氣泡場的探測,進行了氣泡場的數(shù)字

4、全息拍攝實驗,并對拍攝得到的全息圖進行了數(shù)字再現(xiàn)。
　　 5.對氣泡場再現(xiàn)全息圖進行氣泡的識別、提取和數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作。首先,利用閾值提取法消除再現(xiàn)圖中的背景噪聲以便氣泡的識別；接下來通過邊緣檢測技術(shù)提取出在焦氣泡,在此過程中,分別采用四種不同的檢測算子進行氣泡提取,選擇出最優(yōu)算法進行特征提取。然后,利用掃描法計算氣泡的粒徑大小,并采用鄰域再現(xiàn)法再現(xiàn)出所有層面的氣泡,最后設(shè)計程序自動統(tǒng)計氣泡個數(shù),統(tǒng)計結(jié)果準(zhǔn)確率達(dá)到91.2％,效果比