極地冰芯內(nèi)記錄著豐富的歷史分層信息,是研究古氣候的主要途徑之一。由于冰芯鉆取難度大、周期長(zhǎng),從極地鉆取完整冰芯樣品彌足珍貴,而現(xiàn)有冰芯分析儀主要以化學(xué)和物理方式,對(duì)冰芯造成了不可逆的損壞,無(wú)法重復(fù)利用。因此研究一種既不破壞冰芯結(jié)構(gòu)又能達(dá)到分析目的的儀器很有必要。冰芯內(nèi)含有不同的空氣濃度、微粒濃度以及尺寸的差異,在光源照射下,其散射光的強(qiáng)度信息不同,因此對(duì)冰芯進(jìn)行圖像采集和光學(xué)分析可以獲取到有價(jià)值的分層信息。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可以記錄冰芯剖面的光學(xué)掃描設(shè)備。通過(guò)研究冰芯剖面光學(xué)線性掃描技術(shù),對(duì)比不同設(shè)計(jì)方案,確定了系統(tǒng)的整體架構(gòu)。該系統(tǒng)由機(jī)械結(jié)構(gòu)、照明系統(tǒng)、嵌入式軟硬件、上位機(jī)、圖像處理組成。其中嵌入式系統(tǒng)是以STM32F103系列微控制器為核心,外圍電路包括系統(tǒng)電源電路、主控電路、串口通信電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及溫度采集控制電路。上位機(jī)對(duì)軌道進(jìn)給系統(tǒng)、智能溫控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和線性掃描相機(jī)進(jìn)行同步控制。經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)相機(jī)掃描速度、曝光時(shí)長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)速度、觸發(fā)延時(shí)和照明系統(tǒng)等匹配調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了對(duì)冰芯清晰、連續(xù)、完整的數(shù)據(jù)采集。最后將獲取到的冰芯圖像做進(jìn)一步的圖像處理,提取了冰芯圖像的有效區(qū)域,并對(duì)... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 國(guó)內(nèi)外冰芯研究現(xiàn)狀
        1.2.2 冰芯光學(xué)掃描系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容和主要工作
    1.5 本章小結(jié)
第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及方案對(duì)比
        2.1.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)
        2.1.2 方案對(duì)比
    2.2 系統(tǒng)基本組成及其工作原理
    2.3 相機(jī)選型分析
        2.3.1 傳感器結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 參數(shù)選擇
        2.3.3 相機(jī)選擇
    2.4 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 電機(jī)控制電路
        3.1.1 系統(tǒng)電源電路
        3.1.2 主控電路
        3.1.3 串口通信電路
        3.1.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
    3.2 電機(jī)溫度控制電路和相機(jī)溫度控制電路
    3.3 低溫環(huán)境器件選型
    3.4 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.4.1 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求
        3.4.2 詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.5 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.5.1 光源選型
        3.5.2 勻光材料選型
        3.5.3 照明系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案
    3.6 本章小結(jié)
第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 通信協(xié)議設(shè)計(jì)
        4.1.1 上位機(jī)與相機(jī)通信協(xié)議
        4.1.2 上位機(jī)與嵌入式軟件通信協(xié)議設(shè)計(jì)
    4.2 嵌入式軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 電機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)
        4.2.2 溫度控制軟件設(shè)計(jì)
    4.3 系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)
        4.3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)
        4.3.2 相機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)
        4.3.3 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)調(diào)試
    5.1 系統(tǒng)模塊測(cè)試
        5.1.1 系統(tǒng)硬件測(cè)試
        5.1.2 照明系統(tǒng)測(cè)試
        5.1.3 相機(jī)及鏡頭測(cè)試
        5.1.4 上位機(jī)測(cè)試
    5.2 系統(tǒng)工作溫度測(cè)試
    5.3 整體系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
        5.3.1 系統(tǒng)測(cè)試對(duì)象
        5.3.2 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度調(diào)試
        5.3.3 相機(jī)觸發(fā)延時(shí)調(diào)試
        5.3.4 相機(jī)曝光值與照明系統(tǒng)亮度匹配調(diào)試
    5.4 結(jié)果分析
第6章 圖像處理算法
    6.1 冰芯圖像處理原理
    6.2 圖像預(yù)處理
        6.2.1 冰芯圖像有效區(qū)域分割
        6.2.2 冰芯有效區(qū)域的獲取
    6.3 圖像處理方法
        6.3.1 灰度曲線圖
        6.3.2 冰芯圖像銳化
        6.3.3 其他處理方法
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]掃描儀CCD模組鏡頭的設(shè)計(jì)研究[D]. 傅鑫.南京理工大學(xué) 2016
[3]基于GigE Vision相機(jī)的嵌入式圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 彭佩紅.東南大學(xué) 2015
[4]基于Camera Link接口的高速數(shù)據(jù)傳輸系設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王秘劍.重慶大學(xué) 2015
[5]基于CAMERA LINK接口的高速數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)系統(tǒng)[D]. 朱浩然.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]基于IEEE1394接口相機(jī)的設(shè)計(jì)[D]. 劉海壯.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3047313