尾流中氣泡的粒徑范圍及密度信息等特征參量對船艦形態(tài)的識別及水下探測具有重要意義,然而實際探測環(huán)境中雜質(zhì)的隨機散射作用對氣泡探測產(chǎn)生了不可忽略的影響,本文主要針對氣泡與雜質(zhì)混合場的散斑進行測量,并利用圖像處理相關(guān)手段從散斑圖像中恢復(fù)目標氣泡的信息。由于散斑測量方法在表征隨機變量方面具有探測速度快、靈敏度高、非接觸式且實時性好等優(yōu)點,在解決尾流探測和船艦跟蹤及目標識別等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。本文基于散射介質(zhì)的光學(xué)統(tǒng)計特性對混合場散斑測量進行了仿真研究和實驗驗證。尾流中混合場的散射特性主要為氣泡散射與隨機散射介質(zhì)散射的綜合作用,氣泡散射特性主要以Mie散射為理論基礎(chǔ)進行推導(dǎo)分析,隨機散射介質(zhì)從隨機散斑統(tǒng)計特性的基本理論出發(fā),利用散斑的統(tǒng)計相關(guān)性恢復(fù)目標信息并探討其適用范圍,對氣泡散射光強分布圖及隨機散射介質(zhì)產(chǎn)生的散斑圖進行仿真模擬。在混合場散斑理論分析的基礎(chǔ)上,利用合適的圖像處理方法及優(yōu)化的圖像重構(gòu)算法對混合場散斑信息進行處理,從而提取出氣泡信息的特征參量,探討圖像重構(gòu)算法的局限性,提出基于圖像分割的多氣泡圖像重構(gòu)方法。為了驗證理論與仿真部分的正確性,需要設(shè)計氣泡與雜質(zhì)混合場散斑圖像采集的光學(xué)成像系統(tǒng),在實驗室有限的條件下,合理地模擬尾流中混合場的散射條件,產(chǎn)生氣泡與雜質(zhì)的混合場,設(shè)計散斑成像系統(tǒng)獲并獲取理想的散斑圖像,依據(jù)混合場目標氣泡圖像重構(gòu)的理論分析,對實驗測量的散斑圖像進行處理。最后對目標氣泡重構(gòu)圖進行圖像恢復(fù)質(zhì)量的評價,對提取的氣泡特征信息進行精度分析。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O436.2;TP391.41
【部分圖文】：

圖 1-1 成像裝置結(jié)構(gòu)圖[1].Stokes 設(shè)計了利用結(jié)構(gòu)光拍攝的氣泡采集系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。從閃光燈出射的光束經(jīng)過準的共同組合作用形成了一束一定寬度和厚度的片發(fā)獲得氣泡圖像[2]。圖 1-2 氣泡成像系統(tǒng)[2]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文處三角形的大小即可判斷氣泡的尺度。圖 1-1 成像裝置結(jié)構(gòu)圖[1]2000 年，M.D.Stokes 設(shè)計了利用結(jié)構(gòu)光拍攝的氣泡采集系統(tǒng)，大大提高了氣泡成像的分辨率，結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。從閃光燈出射的光束經(jīng)過準直透鏡、圓形反射鏡、45 度反射鏡的共同組合作用形成了一束一定寬度和厚度的片狀光源，攝像機與閃光燈同時觸發(fā)獲得氣泡圖像[2]。

圖 1-3 氣泡成像裝置圖[3]Schechner 等人設(shè)計的成像系統(tǒng)具有線性輻射響應(yīng)和低噪聲，定量測量，實驗結(jié)果對比圖如圖 1-4，該成像系統(tǒng)相比于普度和飽和度均有了較大的改善，成像距離也得到了大幅度提圖 1-4 偏振成像結(jié)果對比圖[4]，Honkanen 等人尋找到了研究湍流氣泡流動和測量湍流氣泡
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫存志;陳子陽;蒲繼雄;;調(diào)制散射光束的振幅實現(xiàn)聚焦[J];光學(xué)學(xué)報;2014年08期

2 謝正茂;高立民;何俊華;;近紅外偏振干涉光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J];光子學(xué)報;2014年12期

3 魏軍;王思聰;楊良信;謝向生;周建英;;刀邊法測量聚焦光場空間結(jié)構(gòu)特性[J];強激光與粒子束;2014年01期

4 謝正茂;何俊華;齊文博;韋明智;;超短脈沖激光瞄準裝置光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J];應(yīng)用光學(xué);2013年06期

5 謝正茂;高立民;何俊華;;水下氣泡高速攝影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J];光學(xué)學(xué)報;2012年04期

6 吳迎春;吳學(xué)成;王智化;陳玲紅;周昊;岑可法;;壓縮感知重建數(shù)字同軸全息[J];光學(xué)學(xué)報;2011年11期

7 張培晴;關(guān)燁鋒;謝向生;丘志仁;周建英;;飛秒激光非線性頻率轉(zhuǎn)換的自適應(yīng)優(yōu)化過程[J];強激光與粒子束;2010年11期

8 韓正英;于佳;王金城;郭春華;楊宇;;基于數(shù)字全息術(shù)的水中氣泡場獲取方法的研究[J];光學(xué)技術(shù);2010年04期

9 石晟瑋;蔣興舟;石敏;王江安;;艦船尾流氣泡運動特性研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2007年05期

10 劉慧開,楊立,沈良文,張毓芬;艦船尾流的激光散射特性[J];激光與紅外;2003年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張建生;尾流的光學(xué)特性研究與測量[D];中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所;2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 代偉佳;基于LED照明的無透鏡散射成像方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

本文編號：2835304