發(fā)射光譜層析火焰溫度場(chǎng)三維重建研究.pdf

1、發(fā)射光譜層析技術(shù)(Emission Spectral Tomography,簡(jiǎn)稱EST)是結(jié)合發(fā)射光譜測(cè)量和光學(xué)層析技術(shù)(Optical Computed Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)的一種不干擾待測(cè)場(chǎng)分布的新型診斷測(cè)量技術(shù)，它在熱物理量測(cè)試、等離子體診斷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是機(jī)械、冶金、航空航天等領(lǐng)域不可缺少的檢測(cè)技術(shù)。EST 技術(shù)的應(yīng)用主要存在兩個(gè)難題：一是多方向、多光譜輻射數(shù)據(jù)的采集問題；二是EST 技術(shù)需要少投影方向

2、的非完全數(shù)據(jù)條件下的重建算法。 對(duì)于多方向多光譜輻射數(shù)據(jù)采集問題，本文設(shè)計(jì)了采用窄帶濾光片、寬帶比例分光鏡、面陣CCD 工業(yè)攝像機(jī)和四路圖像采集卡結(jié)合的雙波長(zhǎng)多路圖像采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向雙波長(zhǎng)投影數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。若采用更高性能的圖像采集卡可實(shí)現(xiàn)更多方向和更多波長(zhǎng)的投影數(shù)據(jù)的采集。 對(duì)于EST 系統(tǒng)需要的非完全數(shù)據(jù)條件下的重建算法，本文對(duì)變換類層析算法和迭代算法做了大量研究，分析了各種因素對(duì)重建精度的影響，為改進(jìn)

3、算法以應(yīng)用于非完全數(shù)據(jù)重建提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上本文結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化原理和模擬退火原理對(duì)SIRT 算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于多目標(biāo)優(yōu)化和模擬退火原理的計(jì)算機(jī)層析算法(Multi-criterion Simulated Annealing Reconstruction Technique,簡(jiǎn)稱MCSART)，該算法在投影方向數(shù)很少(4~8)、無論有無噪聲的條件下都能獲得較高的重建精度。針對(duì)兩個(gè)投影方向的情況本文研究了基于最大熵原理結(jié)合拉

4、格朗日乘子法的兩投影方向的最大熵層析算法(Two-view Maximum EntropyReconstruction Technology,簡(jiǎn)稱TVMERT)，該算法對(duì)于對(duì)稱場(chǎng)重建精度非常高，對(duì)于單峰非對(duì)稱場(chǎng)也有較好的重建結(jié)果。 結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和適合少投影方向的層析算法，本文研制了發(fā)射光譜層析火焰溫度場(chǎng)三維重建系統(tǒng)，在VC++6.0 下開發(fā)了系統(tǒng)軟件，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)火焰三維溫度場(chǎng)的在線體層析。另外，本文還對(duì)采集圖像的預(yù)處理、