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基于迈克尔逊干涉仪的全息曝光稳定性监控系统

作　者: 买睿桀
导　师: 马荣贵
学　校: 长安大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 迈克尔逊干涉仪图像分割霍夫变换 DirectShow
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
引　用: 1次
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内容摘要

半个世纪以来,全息技术得到了长足的发展。全息技术以其不同于传统照相的成像原理和独特的成像特点,在工业检测、医学疾病的诊断与分析、电影、电视、展览、信息存储和军事武器等方面都获得了广泛的应用。而作为全息技术核心的全息元件,在其生产过程中对周围环境的要求十分苛刻,及其细微的振动都会导致全息照相的失败。因此,需要寻找一种方法,对全息元件的生产环境进行检测。为了检测全息元件的生产环境是否符合要求,本课题提出了一种基于迈克尔逊干涉仪的全息元件曝光稳定性监控系统,并通过阐述迈克尔逊干涉条纹的成因及特点,解释该系统监测全息元件生产环境稳定性的原理。通过数字图像处理技术,可以对系统采集到的环形干涉条纹的抖动和漂移情况做出分析。文中分析了干涉条纹图像的噪声,并用滤波法对其进行预处理。利用重心法和二元线性回归判定干涉条纹的圆心,在此基础上利用线扫描法对干涉条纹的半径变化情况进行跟踪。由于图像噪声对线扫描法的计算结果有较大的影响,文中又提出了利用圆参数降维霍夫变换来完成对干涉条纹半径的跟踪。在对干涉条纹半径计算结果的基础上,利用一阶差分计算其变化的周期数。针对全息元件曝光稳定检测的要求,本文设计了全息元件曝光稳定性监测系统软件,并对关键技术的实现给予了详细的介绍。通过基于MIL的图像采集和IJL JPEG压缩,完成了对干涉条纹的采集和压缩存储,并利用视频采集卡同步记录了全息元件曝光过程。此外,为了日后能够对全息元件生产的记录进行分析,还开发了专门的记录播放器,配合数据库技术,完成对监控记录的回放分析。最后,在计算了干涉条纹圆心的基础上,对系统进行标定,并测试了全息稳定性监控系统的工作情况。实验证明,该系统能够完成对全息元件曝光生产过程进行稳定性监测任务。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究的背景  9-10
    1.1.1 全息技术介绍  9
    1.1.2 全息技术的应用  9-10
  1.2 课题研究的意义  10-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-13
第二章全息照相稳定性监控系统原理  13-19
  2.1 理论基础  13-17
    2.1.1 迈克尔逊干涉条纹的形成原理及性质  13-15
    2.1.2 迈克尔逊干涉条纹的数学形式与特征  15-17
  2.2 迈克尔逊测振系统振动处理方法  17-19
第三章迈克尔逊干涉仪条纹图像处理技术  19-48
  3.1 数字图像处理技术  19-20
  3.2 干涉条纹图像的噪声及处理方法  20-25
    3.2.1 干涉条纹图像的噪声  20-21
    3.2.2 干涉条纹图像的预处理  21-25
  3.3 干涉条纹图像的分割  25-30
    3.3.1 阈值分割原理  25-26
    3.3.2 迭代法阈值分割  26-27
    3.3.3 统计最优阈值法  27-28
    3.3.4 最大类间方差阈值分割  28-30
  3.4 干涉条纹圆心的确定  30-35
    3.4.1 重心法  30-32
    3.4.2 二元线性拟合法  32-35
  3.5 干涉条纹的自动跟踪  35-48
    3.5.1 扫描线法  36-40
    3.5.2 霍夫变换  40-46
    3.5.3 干涉条纹的周期变化  46-48
第四章全息照相稳定性监控系统  48-79
  4.1 激光测振系统软件总体设计  48-50
  4.2 数据的采集  50-61
    4.2.1 激光干涉条纹的采集部件  50-51
    4.2.2 基于MIL的图像采集  51-56
    4.2.3 全息元件监控的视频采集部件  56-58
    4.2.4 基于MicroView SDK的视频采集  58-61
  4.3 基于INTEL IJL的图像压缩与解码  61-71
    4.3.1 JPEG编解码概述  62-65
    4.3.2 利用IJL进行JPEG压缩和解码  65-71
  4.4 基于DIRECTSHOW的视频解码与回放  71-79
    4.4.1 DirectShow框架介绍  71-72
    4.4.2 DirectShow的应用开发过程  72-75
    4.4.3 视频文件与自定义压缩数据的同步  75-79
第五章实验结果  79-87
  5.1 实验平台  79-80
  5.2 数据计算与分析  80-87
    5.2.1 干涉条纹圆心的计算  81-83
    5.2.2 系统标定  83-84
    5.2.3 系统监控结果  84-87
结论与展望  87-89
  1.本文的主要工作  87
  2 本文的创新点  87
  3.进一步的研究工作  87-89
参考文献  89-91
致谢  91

基于迈克尔逊干涉仪的全息曝光稳定性监控系统

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