基于霍夫变换与线性啁啾变换的粒子全息图分析方法研究

基于霍夫变换及线性啁啾变换,提出在空域及频域中分析数字全息图中颗粒粒径大小的方法.在对粒子全息图进行降噪滤波、边缘提取等预处理后,利用弦中点霍夫变换检测粒子的圆心位置,然后以圆心为起点径向扫描出归一化光强分布曲线,求出空域第一个极小值位置.对光强信号做傅里叶变换,结合线性啁啾变换做局部频谱细化,求出频域第一个极小值位置...     

基于希尔伯特-黄变换方法的同轴粒子全息图中粒子轴向位置提取方法

在颗粒的数字全息中,传统方法应用数值再现反演计算得到颗粒的相关信息,其中再现的判焦过程中存在繁琐费时的缺点.本文提出了一种基于希尔伯特-黄变换方法的同轴粒子全息图分析方法.将粒子同轴全息图沿中心往外得到的单个粒子径向强度分布作为初始信号,根据希尔伯特-黄变换方法中的经验模态分解首先将信号分解成几个本征模态函数,通过分析第一本征模态函数的希尔伯特谱,由拉依达法则剔除部分奇异点后做最小二乘线性回归分析,得到粒子的空间位置.该方法不需要对全息图进行重建,由信号自身构建基函数,有很强的适应性.理论模拟和实验证明,该方法计算速度快,准确度高,有望应用于全息图的实时在线分析.     

基于空域啁啾编码频域平行光斜照射的联合变换相关器

针对经典联合变换相关器的缺陷,提出了基于空域啁啾编码频域斜光束照射的联合变换相关技术.利用空域啁啾编码实现相关峰尖锐;频域平行光斜照射实现自相关峰边缘化、互相关峰中心化,不需要计算机进行数字处理,实时性强.理论分析和实验表明,该方法不仅能获得尖锐的相关峰,而且探测器上只保留了互相关峰,大大提高了识别能力和探测器的利用效率,同时使输入面的空间带宽得到更充分的利用.     

基于空域啁啾编码频域平行光斜照射的联合变换相关器

针对经典联合变换相关器的缺陷,提出了基于空域啁啾编码频域斜光束照射的联合变换相关技术.利用空域啁啾编码实现相关峰尖锐;频域平行光斜照射实现自相关峰边缘化、互相关峰中心化,不需要计算机进行数字处理,实时性强.理论分析和实验表明,该方法不仅能获得尖锐的相关峰,而且探测器上只保留了互相关峰,大大提高了识别能力和探测器的利用效率,同时使输入面的空间带宽得到更充分的利用.     

光学小波变换

首先讨论了常规傅里叶变换的缺点,导入短时傅里叶变换及小波变换,分析了小波变换的特点和实现小波变换的光学方案,在空域和频域中详细分析了利用高斯－哈尔小波变换进行边缘探测的特征,介绍了小波变换图形识别的结果。     

Gyrator变换全息图及其在图像加密中的应用

提出了gyrator变换全息图,利用gyrator变换快速算法模拟实现了gyrator变换全息图的产生和再现,并研究了基于相移数字全息的gyrator变换全息图.在此基础上提出了采用正弦相位光栅实现光学图像加密的新方法.该方法利用gyrator变换在相空间的旋转特性,将gyrator变换的角度、光栅的频率及光栅的旋转角度作为加密密钥,并利用两个或两个以上的gyrator变换系统的级联实现图像加密,增加了系统的安全性.依据相移数字全息进行的两个gyrator变换系统级联的仿真实验验证了该方法的可行性、有效性及其良好的安全性能.     

用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图

提出一种全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的新方法，它能在三维空间不同位置和不同方向上分别再现所记录的多个物体的图象，分析了利用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的原理及特点，制作了多重分数傅里叶变换全息图，并获得了满意的再现结果。     

一阶光学系统分数傅里叶变换的相空间分析

在维格纳相空间中,通过将一阶光学系统的传输矩阵分解为坐标旋转、比例缩放和啁啾矩阵的组合,得到了一阶光学系统在空域的分数傅里叶表示.结果表明:任意一阶光学系统均可表示为经过比例缩放和二次相位调制的分数傅里叶变换.通过将输入输出光场在相空间中作π/2角旋转,得到了一阶光学系统在频域的传输矩阵和衍射积分公式,进而得到了一阶光学系统在频域的分数傅里叶表示.比较空域和频域一阶光学系统的相空间变换矩阵,说明2个系统本质上属同一变换在不同基坐标下的表示,并推导出了光学系统在空域和频域具有相同分数傅里叶变换的条件.     

基于模糊快速Hough变换的盘孔边界识别方法

为了快速准确地识别出某型航空发动机篦齿盘均压孔的边界,提出一种新的模糊快速Hough变换.利用局部梯度信息将检测圆所需的3D Hough变换转化为一个2D Hough变换检测圆心位置和一个1D Hough变换检测圆的半径.在检测圆心位置时,对2D参量空间进行多分辨率分级,通过迭代计算由粗到精逐步细化参量空间.采用模糊投票的方法来处理边缘像素位置和梯度方向的不确定性.通过实验对比了模糊快速Hough变换与标准Hough变换、随机Hough变换进行盘孔边界识别的效果,结果表明模糊快速Hough变换可以快速准确地识别出盘孔的边界,性能优于另外两种算法.     

改进的基于Spatial WVD和Hough变换的近场信源参量估计及性能分析

利用近场信源的一次快拍数据具有近似线性调频信号形式这一特点,将空域—频域联合平滑WVD和边缘检测以及直线拟合技术结合,对边缘检测结果进行Hough变换得到候选点集,并采用最小二乘聚类拟合获得抑制交叉项与噪音影响的初始频率和调频率估计,进而估计出近场信源的波达角和距离参量.理论分析和仿真结果表明,该方法能够显著抑制WVD分布的交叉项,正确拟合信源的原始空域—频域分布,并具有较低的运算复杂度.     

Improved holographic particle sizing by using absolute values of the wavelet transform

A new method for sizing particle from in-line particle holograms by using absolute values of the wavelet transform is proposed in order to improve accuracy in measurements. The proposed method provides direct calculation of the particle size by using spatial frequency information of a chirp signal at minima position of an envelope function. Simulation and experimental results are presented.     

分数傅里叶变换啁啾滤波

针对常规傅里叶变换所不能解决的啁啾噪声滤除问题,利用Wigner分布函数分析分数傅里叶变换的空域和频域特性,提出在分数傅里叶变换域进行啁啾滤波的方法。并将该方法应用到图像处理中,对分数傅里叶变换滤除一维和二维图像的啁啾噪声进行了计算机仿真,获得了满意的效果,结果表明该方法在图像处理中的有效性。     

3D particle positioning by using the Fraunhofer criterion

In particle tracking velocimetry, the necessary information is the 3D location of a given particle in space. This information can be obtained by examining the real image or by analyzing the interference fringe recorded on a digital camera. In this work, we measure the three-dimensional position of spherical particles by calculating the Central Spot Size of the interference pattern of a particle diffraction image. The Central Spot Size is obtained by combining the Continuous Wavelet transform and circle Hough transform. The Continuous Wavelet transform allow us in only one step enhanced quality of particle images and sets a threshold to select properly places where a Central Spot Size appear in order to determine its size via the Hough transform. The size and centroid of the Central Spot Size render z and x-y position of a particle image, respectively. The Central Spot Size is related to a criterion of a simplified theory given by the Fraunhofer theory in order to obtain z particle position. Our approach has been applied to simulated and experimental particle images. Simulated particle images show good agreement between actual and calculated Central Spot Size. An average relative error of 0.5% and 1.12% for x-y and z directions, respectively, was found in the analysis. Our experimental particle images were obtained from particle motion inside a channel. The quality of the particle images determines the accuracy of the calculation of the Central Spot Size of a particle image.     

基于Hough变换的金刚石颗粒测量方法研究

针对金刚石颗粒图像分析时的颗粒边缘非闭合性问题,本文提出了一种基于Hough变换的金刚石颗粒测量新方法。该方法首先对图像进行形态学去噪、平滑滤波和Canny边缘检测等预处理,得到金刚石颗粒图像的初始边缘曲线,然后采用Hough变换提取边缘曲线的直线特征,并通过极径和极角对多个直线特征进行判断和图形识别,得到确定的金刚石颗粒边缘轮廓,最后对得到的边缘轮廓进行拟合,测量出金刚石颗粒的粒径、椭圆度和圆度等参数大小。该方法在VC+ 环境下,用OpenCV编程技术对其进行了实验验证,结果表明：该方法可以准确快速地测量出金刚石颗粒特征参数,为金刚石颗粒的等级评定提供了技术支持。     

线性调频信号激励过阻尼双稳系统的随机共振现象研究

线性调频信号是工程中常见的一种信号, 由于其为非周期信号, 无法以频域信噪比作为衡量其是否产生随机共振的测量手段, 故鲜有文献研究以线性调频信号为激励信号的随机共振现象. 本文利用线性调频信号在最优分数阶Fourier变换域上的能量聚集性, 首次提出以最优分数阶Fourier变换域上定义的信噪比作为测量手段, 研究了线性调频信号叠加高斯白噪声激励过阻尼双稳系统的随机共振现象, 且发现了以线性调频信号为激励信号时产生的新现象, 即随着信号频率的增大, 随机共振将逐渐减弱, 并给出了合理的解释.仿真的结果与理论分析一致, 验证了本文所提出方法的有效性. 关键词： 线性调频信号 分数阶Fourier变换 随机共振     

利用广义霍夫变换对相交目标进行轨迹预测

提出一种广义霍夫变换方法对相交目标进行轨迹预测,该方法利用概率分布原理,在参数空间中寻找点分布最集中的区域,以确定目标轨迹二次曲线方程的系数。为了提高搜索速度,提出采用投影法定位二次曲线方程的系数,从而使该方法满足实时性要求。该方法抗噪性强,克服了最小二乘轨迹预测法对噪声敏感的缺点。实验中采用最小二乘法和广义霍夫变换对相交目标进行轨迹预测,目标分离时正确匹配率分别为87.5%和95%。     

Spectrum measurement in the fractional Fourier domain

Fractional Fourier transform (FRFT) plays an important role in many fields of optics and signal processing. This paper considers the problem of real-time measurement of the spectrum of a signal in the FRFT domain. In this paper, we propose two approaches for real-time measurement of the FRFT of a signal based on modulation and bandpass filtering systems. The relation is established between the linear frequency modulation (LFM or chirp) spectrum and the FRFT of its envelope. In addition, two applications for spectrum measurement are presented in the FRFT domain. The LFM signal can be bandlimited in the Fourier transform (FT) domain through spectrum measurement associated with bandpass filtering method. The results can also be useful in the problems related to swept-frequency filter for measurement in the FRFT domain.