本文關(guān)鍵詞： 太赫茲成像 太赫茲成像算法 太赫茲脈沖時域光譜 太赫茲應用　出處：《電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：太赫茲技術(shù)是未來科研及應用發(fā)展的新方向。太赫茲波段電磁波處于可見光波和微波之間的空白區(qū),本身具有巨大的發(fā)展空間,這使得太赫茲科學技術(shù)受到國內(nèi)外許多方面的關(guān)注。飛秒激光的發(fā)展使得光導天線成為穩(wěn)定、可靠的太赫茲脈沖輻射源,為太赫茲成像技術(shù)奠定了較好的基礎。太赫茲脈沖成像技術(shù)是太赫茲科學與技術(shù)中頗具潛在發(fā)展可能的一個應用領域,多個國家將太赫茲成像技術(shù)作為一個重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向,其未來對整個世界產(chǎn)生的影響將不可小覷。本課題以太赫茲脈沖時域光譜成像算法及應用為中心。首先通過調(diào)研來研究太赫茲時域成像技術(shù)與頻域成像技術(shù)的發(fā)展狀況及發(fā)展方向。介紹所使用的太赫茲脈沖時域光譜儀系統(tǒng)及實驗中掃描成像系統(tǒng)工作原理。對太赫茲脈沖成像各種模式的實現(xiàn)及使用時各個模式的最佳適應條件進行了研究。其次,研究太赫茲脈沖掃描成像數(shù)據(jù)處理算法。推導太赫茲脈沖時域數(shù)據(jù)處理理論,對其中提及的雙高斯濾波器及去卷積技術(shù)進行算法實現(xiàn)。嘗試實現(xiàn)太赫茲相位成像及太赫茲三維成像,并用相關(guān)實驗對兩種成像模式進行了驗證。再次,使用太赫茲脈沖掃描成像數(shù)據(jù)處理分析算法進行實驗樣品成像數(shù)據(jù)分析。最后,設計擁有自主版權(quán)的太赫茲脈沖成像數(shù)據(jù)分析平臺,并通過實驗驗證該數(shù)據(jù)處理平臺。具體工作如下:(1)討論太赫茲脈沖成像系統(tǒng)中的多種成像模式。針對不同的樣品選擇不同的成像模式,同一個樣品采集不同的位置的信息時也可以選擇不一樣的成像模式來更好的進行分析。這部分為太赫茲脈沖成像數(shù)據(jù)分析奠定基礎。(2)詳細推導太赫茲脈沖時域成像數(shù)據(jù)處理理論、雙高斯濾波器以及去卷積算法實現(xiàn)理論。針對本論文中嘗試的新成像方式相位成像以及三維成像進行描述以及介紹,并通過對應的實驗驗證提出的成像方式。通過相位成像可得到更加精準的樣品重構(gòu)圖像,而三維成像模式下得到的三維重構(gòu)圖有助于分析樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況。(3)利用太赫茲成像技術(shù)對兩種樣品,小麥種子以及人體牙齒進行成像及圖像重構(gòu)分析。通過太赫茲成像技術(shù)中的切片峰峰值成像模式對小麥種子進行分析,獲得在不同時間切片位置處的二維重構(gòu)圖像。從不同切片位置的重構(gòu)圖像出可依稀辨別出種子下方的縫隙結(jié)構(gòu),并通過比較中層時間切片位置處三顆種子的切片峰峰值二維重構(gòu)圖像可判斷種子對應的狀態(tài),該結(jié)果獲得認可。由于牙齒體型不均勻,其對微弱太赫茲輻射散射較多,以致本文中的牙齒成像結(jié)果不太理想。雖然如此,但通過實驗結(jié)果還是可以區(qū)別出病牙和正常牙齒。(4)基于數(shù)學工具MATLAB設計屬于自己的可擴展數(shù)據(jù)處理分析平臺。對該數(shù)據(jù)分析平臺進行結(jié)構(gòu)設計,并添加附加功能。在新設計的平臺上調(diào)用太赫茲時域光譜成像系統(tǒng)中的成像數(shù)據(jù)文件進行數(shù)據(jù)處理,驗證該平臺的可用性�？偠灾�,本論文對太赫茲脈沖時域光譜成像算法及應用進行了的研究。采用實驗驗證理論的方式,對相位成像及三維成像算法的可行性進行了驗證。本課題研究為太赫茲成像技術(shù)的下一步發(fā)展提供了參考,具有意義。
[Abstract]:Terahertz technology is a new direction for the future research and application development. THz electromagnetic wave in visible light wave and microwave the space itself has a huge space for development, which makes the Terahertz Science and technology has attracted much attention of many aspects at home and abroad. The development of femtosecond laser makes the photoconductive antenna become stable, reliable terahertz radiation source, which a good foundation for THz imaging. Terahertz pulsed imaging technology is a field of application can be a potential development of Terahertz Science and technology, many countries will terahertz imaging technology as an important strategic direction of development, affecting the future of the whole world have to be underestimated. The THz pulse time-domain spectral imaging algorithm and Application Center. Firstly, through the research on terahertz time domain and frequency domain imaging imaging technology development Development status and development direction. The working principle of scanning imaging system using the terahertz time-domain spectroscopy system and experiments. The best fit conditions on the implementation and use of terahertz pulse imaging modes of each mode was studied. Secondly, the research of terahertz pulse imaging data processing algorithm. Derivation of terahertz pulse time domain data processing theory the double filter, Gauss mentioned and deconvolution technique algorithm. Try to achieve terahertz phase imaging and THz imaging, and related experiments on the two imaging mode is verified. Thirdly, using terahertz pulse analysis algorithm experiment sample imaging data analysis of imaging data processing. Finally, the design of terahertz pulse imaging data copyright analysis platform, data processing platform and the specific work is verified by experiments. Are as follows: (1) discuss the various imaging modalities of terahertz pulse imaging system. Choose different imaging modes for different samples, the same samples were collected in different locations of information can also be analyzed to choose different imaging mode to better. This part is called the terahertz pulse imaging data analysis (lay the foundation. 2) time domain imaging data processing theory derived terahertz pulse, double Gauss filter and deconvolution algorithm theory. Description and introduction to new imaging methods, this paper attempts to phase imaging and 3D imaging, imaging method and verified by experiments. The corresponding proposed sample image reconstruction more accurate by phase imaging. The 3D reconstruction by 3D imaging mode is helpful to the analysis of the internal structure of the samples. (3) of the two samples using terahertz imaging technology, small Wheat seed and human teeth were analyzed by imaging and image reconstruction. Peak slice imaging mode THz imaging technology in the analysis of wheat seeds, to obtain two-dimensional images at different time slice position. From the reconstructed image can distinguish the thin slot structure under different seed slice position, and to determine the corresponding seed the state with the slice peak two-dimensional reconstruction image comparison middle time slice position three seeds, recognized the results. Because of the tooth body evenly, the weak scattering of terahertz radiation is more, so that the dental imaging results are not ideal. In spite of this, but by the results of the experiment can still distinguish tooth disease and the normal teeth. (4) MATLAB mathematical tools to design their own scalable data processing platform based on the analysis of data analysis platform structure Design, and add additional functionality. The imaging data file in a new design platform called terahertz time-domain spectral imaging system for data processing, to verify the availability of the platform. In a word, the research on terahertz time-domain spectral imaging algorithm and the application of the theory. By experimental verification, the feasibility of phase imaging and 3D imaging algorithm is verified. The research for terahertz imaging technique for the next step in the development of reference, has the significance.

【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O441.4

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本文編號：1506654