H2O温度二维分布的滤波反投影重建

利用可调谐半导体吸收光谱技术实现燃烧场温度二维分布重建。设计H2O模型温度分布范围为300~1300 K,高斯型分布,利用Radon变换模拟实验测量结果。采用滤波反投影算法重建了两条吸收谱线强度场,进而得到气体温度二维分布,重建结果与模型符合较好。研究了不同投影数目和随机噪声对重建结果的影响,结果表明:随着投影数目的减少和噪声幅值的增加,重建温度分布均方误差增大,图像重建效果变差。当投影数目减小到4个,重建温度场已不能完全反映原始温度场信息。     

火焰烟黑三维温度场和浓度场同时重建实验研究

利用电荷耦合器件摄像机采用烟黑温度场和浓度场同时重建模型对自由火焰烟黑的三维温度场和浓度场进行了同时重建实验研究,所利用的重建模型是基于区域重建的方法.将重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果进行了对比,而且还将重建温度场与热电偶所测量的温度场进行了对比.结果表明,重建的烟黑温度场和浓度场与文献结果趋势相一致,重建温度值与热电偶测量值符合较好.因此,同时重建模型可以较好地重建出火焰烟黑的三维温度场和浓度场. 关键词： 火焰烟黑 温度场 浓度场 三维同时重建     

SPSO同时反演乙烯火焰温度和碳黑浓度的实验研究

本文用一台测量范围为500～1100nm的便携式光谱仪对乙烯火焰30mm和50mm两个高度进行扫描,通过黑体炉标定对测量值进行修正得到单色辐射强度,进一步采用随机微粒群算法(SPSO)同时重建出火焰在这两个高度处的温度和碳黑浓度分布.与Abel逆变换以及Tikhonov正则化算法的对比,表明了SPSO方法在同时重建轴对...     

一种少投影光学层析新算法及其应用

研究少投影数情况下等离子体温度场重建问题。结合光学层析重建算法及等离子体光谱诊断中的谱线绝对强度法进行自由电弧等离子体温度场重建实验。理论上，详细讨论了一种基于最大熵准则及最优化原理的光学层析图像重建新算法。通过计算机数值模拟，考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果。详细分析了投影噪声、投影方向数、场分布性质对重建精度的影响，并与代数迭代重建算法结果进行对比．结果表明，该算法以两个正交方向投影数据重建单峰余弦模拟场平均误差仅为0.3％，而代数迭代重建算法为3．81％；该算法以四个均匀角度间隔投影数据重建三峰随机高斯模拟场平均误差为1．77％，而代数迭代重建算法为2．02％。实验中，运用该算法结合谱线绝对强度法重建了自由电弧等离子体的温度分布。     

多光谱辐射层析重建三维火焰温度场

提出一种基于多光谱辐射测温理论及光学层析技术的三维温度场重建方法。建立了基于参考温度的多光谱测温法数学模型，提出了一种基于模拟退火理论的变松弛因子的光学层析技术新算法，通过计算机数值模拟，详细考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果并与传统的代数迭代重建算法及滤波反投影算法进行比较。计算结果表明，变弛豫因子重建算法重建精度最高。作为一个应用实例，用多光谱辐射变弛豫因子重建层析方法重建了四峰蜡烛火焰某一截面的温度分布。     

基于超声波飞行时间的空气温度场重建

利用超声波在空气中的传播速度会随着空气温度的变化而变化这一特点,可测得空气中不同温度下的平均速度场,进而重建空气中的温度场。提出了一种非对称布置超声波传感器重建二维温度场的方法,在被测温度场周围布置8个收发一体的超声波传感器,并将被测温度场划分为24个小区间,以得到超声波通过每个小区间的平均温度值,以该温度值作为小区间中心点的温度并进行插值,从而重建整个被测区域的温度场。     

轴对称含烟黑火焰非均匀温度与烟黑浓度分布同时重建模拟研究

对于非均匀吸收、发射、无散射的轴对称含烟黑火焰对象,常规双色法不再适用。本文基于烟黑辐射特性,提出并模拟研究了同时重建火焰温度与烟黑容积份额的新的辐射测量方法。从重建结果看,重建误差主要集中在火焰中心区域,这是观测路径上测量误差累积的结果。温度重建主要受火焰断面参数分布类型影响,而烟黑容积份额重建主要受测量误差的影响,这由它们与单色辐射强度的内在关系所决定。     

一种改进的代数迭代重建技术及其在三维温度场再现中的应用

提出了一种改进的代数迭代重建技术，通过计算机数值模拟，考查了其重建精度与投影方向数、迭代次数的关系。结果表明，这种技术与代数迭代法（ＡＲＴ）比较，具有收敛速率快、重建精度高的优点。把这种技术应用于一个三维温度场的重建，再现了其三维温度分布。     

非对称碳氢扩散火焰内烟黑浓度与温度联合重建模型研究

基于烟黑热辐射传递过程，提出了非对称碳氢扩散火焰断面内烟黑浓度和温度分布的联合层析重建模型.应用最小二乘QR矩阵分解算法模拟分析了传感器数量和布置方式对重建结果的影响以及模型的抗噪能力.计算结果表明，当4个320像素线阵电荷耦合辐射投影传感器(CCD)成非正对布置时，浓度场重建结果最大误差小于2.5%，温度场重建结果最大误差小于0.2%.此外CCD正对布置将导致重建误差向中心聚集.从对含噪声数据的重建结果看，应用联合层析重建模型，辐射能传感器的信噪比不应低于60dB. 关键词： 非对称火焰 层析重建 最小二乘QR矩阵分解算法 联合重建     

基于图像处理测量扩散火焰温度和碳黑浓度

提出了一种同时重建轴对称扩散火焰温度和碳黑浓度分布的新方法。用一台带有滤色片的CCD摄像机拍摄600mm和618 nm波长下乙烯扩散火焰的单色辐射图像,通过黑体炉标定可以得到相应波长下的单色辐射强度图像。根据建立的辐射成像模型,用解耦重建方法从两幅单色辐射强度图像中同时重建出乙烯火焰温度和碳黑浓度分布。实验结果表明:随着乙烯燃料的增加,火焰中碳黑浓度也在增加,而碳黑浓度的峰值从火焰中心移向火焰边缘。     

相干场成像原理局限性分析

研究了相干场成像技术(又称傅里叶望远术)的基本原理,从理论上分析其局限性,明确定义测量对象并通过曲面积分推导成像过程中的数学关系.结果表明,该技术的重建图像中含测量对象表面的梯度信息,其对物体表面反射率分布的测量是不准确的,并进行了计算机仿真验证.这为评估该技术成像结果和进一步发展相干场三维成像提供借鉴.     

可分离再现的双脉冲曝光全息图

本文提出一种可以分别再现双脉冲曝光粒子场全息图的两幅图像的技术,记录全息图时,利用电光晶体和偏振分光棱镜,使两个光脉冲的物光波或参考光波沿不同的空间路径到达全息底板,从而通过不同的空间滤波在再现全息图时分别获得对应于不同脉冲时刻的粒子场图像.实验证实了该技术的可行性.     

Velocity and density field measurements by digital speckle method

Velocity and density field measurements based on image processing of laser speckle or pseudo-speckle pattern have been developed. Laser speckle velocimetry (LSV) or white-light speckle velocimetry (WSV), which corresponds to a high-image-density PIV, gives a local velocity vector map or whole field velocity contour map of a two-dimensional flow field seeded densely with fine particles. This technique has an advantage in high-speed flow measurement without limit of frame rate except for directional ambiguity. New techniques of laser speckle photography and laser speckle interferometry by means of digital image processing have been developed recently for density field measurements. In laser speckle photography, a local density gradient vector map is reconstructed by cross-correlation evaluation between the reference and the object speckle patterns. In laser speckle interferometry, an equi-density contour map is reconstructed by image subtraction between the reference and the object interferometric speckle patterns.     

利用全息干涉层析重构三维折射率场的新方法

介绍了一种新的重构三维折射率场的方法。该方法利用一个共焦检测系统对被测对象的像面全息干涉图进行三维扫描，并记录干涉强度，通过对强度数据的处理，可以重构出三维折射率场。这种方法原理简单，不需要进行多方向的全息干涉记录和复杂的重构过程。给出了初步的试验结果，证明该方法是可行的。     

Design of the spatial filter window for digital holographic convolution reconstruction of object beam field

In the convolution reconstruction process of digital holographic object beam field, the object beam fields with different magnifications can be obtained when the reconstructing beams are spherical waves with different wave curvature radii. This paper presents a theoretical and experimental discussion on the useful spatial frequency spectrum of the hologram numerically illuminated by the spherical wave. The result shows that there would be an image in the spatial frequency spectrum of digital hologram, which is completely the same as the object, if the wave surface radius of the spherical wave is equal to the distance from the object to the CCD sensor. Taking this image as a reference and designing a filter, the position of the reconstructed images with different magnifications can be predicted correctly in the reconstructed plane. Additionally, since the spectrum distribution of zero-order diffraction can be forecasted accurately in theory, its contribution can be effectively eliminated through changing the spatial filter shape; then a reconstructed object field containing more high-frequency information can be obtained.     

高质量数字全息波面重建系统研究

基于阿贝成像理论对数字全息波面重建系统进行研究. 结果表明，利用成像系统对物光场进行变换，可以让物光场的高频角谱分量到达电荷耦合器件（CCD）探测器.为研究重建物光场质量，导出了CCD在光学系统后任意位置波面重建的计算公式，研究了物光通过傍轴光学系统到达CCD时波面重建系统的脉冲响应. 理论及实验研究表明，将CCD平面置于物光场像平面附近可以对物光场进行高质量重建. 关键词： 信息光学 数字全息 波面重建     

Study of the algorithm in the phase retrieval using the logarithmic Hilbert transform

The phase retrieval from a modulus of the scattered wave field at the Fourier transform plane of an object is considered in this paper by using the logarithmic Hilbert transform. When the phase is evaluated by using the logarithmic Hilbert transform from the modulus at the Fourier transform plane of the object with the direct component (for example, the phase object), the distortion appears in the reconstructed object obtained from an inverse Fourier transform of the complex wave consisting of the evaluated phase and the modulus. Here, the cause for the appearance of the distortion is made clear and a simple algorithm is presented to reduce the distortion of the reconstructed object.     

基于视差信息的三维图像的计算机重构*

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.     

基于视差信息的三维图像的计算机重构

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.     

同步辐射X射线衍射增强CT方法研究

本文将同步辐射硬X射线衍射增强成像方法应用于材料无损检测CT方法中（简称衍射增强CT法），并对自制样品进行投影成像重建，获得了非常清晰的样品内部结构图像,并与样品的单晶吸收成像CT重建结果进行对比.结果表明，对于吸收系数相近的结构材料,衍射增强CT法可得到更好的物质内部边界.