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井下偏振光学成像探测技术研究

作　者: 付霞
导　师: 焦志勇；李代林
学　校: 中国石油大学
专　业: 物理学
关键词: 偏振光成像散射作用偏振特性图像分解与重构图像融合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

井下可见光电视测井技术是成像测井技术中的一个研究热点,对套管检测和落物打捞等井下作业,提供了可视化的依据。可见光电视测井可以清楚的将井下的现时状态通过光纤传感器传输到地面显示装置,具有实时、直接、方便等特点。实践证明,井下电视对套管检测等井下作业有很好的效益。然而可见光电视测井也有其局限性,由于井下水环境中的油水混合物和悬浮微粒对光有很强的散射作用,以及井下作业的噪声致使光学成像效果受到干扰,导致图像清晰度不高。这样就要借助地面终端的图像处理技术,将井下采集的图像进行处理,去除混浊介质的散射作用,以及噪声,突出图像的细节信息。从而可以更清晰的反应出井下套管检测和井下落物的真实状况。此外井下的特殊环境对水下摄像机的技术要求必须做到防水和耐压等功效。本文通过对东营大部分油田的井下环境的分析和光在混浊介质中传播过程的研究,采用ZEMAX光学设计软件开发一种焦距可调式水下鹰眼光学系统,可以适于井下高温、高压的水介质环境使用。光在传播过程中经过光学系统(光学元器件或混浊介质),光的偏振态将发生变化。由于混浊介质的强散射作用导致成像效果差,图像不清晰,本文通过对偏振光水下成像的研究,可以得出水下偏振图像包含更多的信息量。首先介绍了偏振光成像的基本原理,并设计出两种水下斯托克斯图像采集实验,得到可以反映探测物偏振特性的偏振度和偏振角图像。实验证明,这两种图像均能突出图像的边缘信息和细节信息。本文在对偏振图像的图像处理部分,介绍了小波变换理论,并对实验中所采集的偏振图像进行基于小波变换的分解与重构,从各个尺度上观察图像。而后通过对图像分解重构的了解,进行图像的融合实验。将经直方图均衡化后的偏振度图像和偏振角图像进行融合实验,并与水平偏振图像和垂直偏振图像的融合效果相比较。本文实验中采用多种实验物品,从探测物性质不同角度来分析实验效果。

全文目录

摘要  4-5
英文摘要  5-9
第一章引言  9-14
  1.1 选题背景  9
  1.2 国内外测井研究领域的研究动态及发展趋势  9-12
  1.3 数字图像处理技术的测井中的应用  12-13
  1.4 本文的研究内容  13-14
第二章偏振光学的基本原理介绍  14-21
  2.1 偏振光的数学表示  14-19
    2.1.1 琼斯矢量法  14-16
    2.1.2 斯托克斯矢量法  16-19
  2.2 偏振器件的Muller 矩阵表示  19-21
第三章水下偏振图像采集的可行性实验设计  21-42
  3.1 焦距可调式水下鹰眼光学系统的设计  21-28
    3.1.1 单色像差和色差的谱线选择  21-22
    3.1.2 确定相关的光学参数  22-23
    3.1.3 防水窗的设计  23
    3.1.4 设计要求及设计流程  23-26
    3.1.5 设计的镜头数据  26-28
  3.2 斯托克斯图像的测量方案  28-42
    3.2.1 偏振度图像的采集设计方案一  28-34
    3.2.2 偏振度图像采集实验设计方案二  34-42
第四章偏振图像的图像处理技术研究  42-60
  4.1 小波变换基础  43-46
    4.1.1 连续小波变换（Continuous Wavelet Transform）  43-44
    4.1.2 离散小波变换（Discrete Wavelet Transform）  44-46
  4.2 小波变换在图像处理中的应用  46-48
    4.2.1 小波对图像的分解与重构  46-47
    4.2.2 小波变换的图像融合处理  47-48
  4.3 图像的分解与重构及其图像融合算法研究  48-59
    4.3.1 图像的分解与重构  48-52
    4.3.2 图像的融合实验  52-59
  4.4 小结  59-60
第五章总结与展望  60-61
参考文献  61-65
致谢  65

井下偏振光学成像探测技术研究

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