X射线波面检测系统控制与图像处理
发布时间：2021-11-01 23:45
在同步辐射实验中经常需要用到掠入射式反射镜实现光路变换。这种掠入射式反射镜是一种大尺寸的高精度光学表面,用于聚焦X射线光束。这种反射镜的面型误差直接影响光束聚焦焦斑尺寸。本课题的目标是无损面型误差检测。实验的基本原理是X射线光栅相位衬度成像。课题组设计搭建了基于相位衬度成像的X射线波面检测装置,用于检测反射镜表面的面型变化。通过理论分析和实验研究确定了 X射线波面检测装置的可行性。本人主要完成了 X射线波面检测装置的电路系统搭建,运动控制系统设计,图像软件算法系统设计,以及完成了相位步进信息提取方法的研究和仿真工作。主要研究内容和贡献如下:（1）本文从X射线与物质作用开始分析X射线与物质作用特性,进而引出X射线相位衬度成像。通过对比分析相位衬度与吸收衬度成像,并且分析了多种相位衬度成像的优缺点,确定了本文的X射线波面检测方案。设计并搭建了 X射线波面检测装置,经过实验验证了实验装置的可行性。本人负责的电路系统,运动控制系统实验过程运行良好,可以精确控制多个实验台移动,实现了实验台的多自由度运动。搭建的监控装置实现了工作人员远程控制实验台。（2）本文依据X射线探测器参数结合Matlab设...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 X射线与物质作用分析
1.2 X射线吸收衬度成像
1.3 X射线相位衬度成像介绍
1.3.1 晶体干涉相衬成像
1.3.2 同轴X射线相衬成像
1.3.3 衍射增强相衬成像
1.3.4 光栅相衬成像
1.4 本文主要研究内容及章节安排
第二章 X射线波面检测装置系统介绍
2.1 X射线波面检测装置控制系统介绍
2.2 X射线波面检测装置主要仪器介绍
2.2.1 实验用X射线光源介绍
2.2.2 实验室用光栅介绍
2.2.3 实验用X射线探测器介绍
2.2.4 实验用控制台介绍
2.3 X射线波面检测装置运动控制系统介绍
2.3.1 X射线波面检测装置分组介绍
2.3.2 X射线波面检测装置运动控制整体分析
2.4 本章小结
第三章 X射线波面检测装置图像处理算法及软件设计
3.1 基于Matlab图像处理软件
3.2 主要的图像处理算法
3.3 光照不均匀修正
3.3.1 二维Gamma校正算法进行光照不均匀修正
3.4 滤波去噪算法
3.4.1 空域滤波算法
3.4.2 频域滤波算法
3.5 图像增强算法
3.5.1 直方图均衡化
3.5.2 高帽低帽算法
3.6 阈值分割算法
3.6.1 迭代阈值分割算法
3.6.2 OSTU阈值分割算法
3.7 莫尔条纹细化算法
3.8 莫尔条纹间距分析
3.9 本章小结
第四章 相位步进信息提取方法及仿真分析
4.1 信息提取方法介绍
4.2 相位步进信息提取法
4.3 相位解包裹算法
4.3.1 路径无关相位解包裹算法
4.4 四步相移仿真分析
4.5 X射线波面检测装置折射角与条纹相位关系分析
4.6 本章小结
第五章 X射线波面检测装置实验结果分析
5.1 X射线波面检测装置不同泰伯距离下采集莫尔条纹图像
5.2 相位光栅与分析光栅校准实验分析
5.3 分析光栅多步相位步进实验分析
5.4 分析光栅的四步相位步进及相位解包裹分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于面诊的嘴巴定位算法研究[J]. 罗胜男,陈兆学. 中国医学物理学杂志. 2019(04)
[2]一种复杂海天背景下红外弱小目标检测算法[J]. 王康. 光学与光电技术. 2016(03)
[3]基于二维伽马函数的光照不均匀图像自适应校正算法[J]. 刘志成,王殿伟,刘颖,刘学杰. 北京理工大学学报. 2016(02)
[4]浅谈2014年诺贝尔化学奖:超高分辨率荧光显微成像[J]. 孙育杰,陈轩泽. 大学化学. 2015(01)
[5]基于机器视觉的发动机表面缺陷检测技术[J]. 徐临洪,张桂梅,陈少平. 计算机与现代化. 2010(04)
[6]医用X射线CCD相机系统设计[J]. 史张珏,张辉,胡广书. 北京生物医学工程. 2008(01)
[7]X射线相位衬度成像[J]. 朱佩平,吴自玉. 物理. 2007(06)
[8]基于CCD的莫尔条纹图像频域处理研究[J]. 李向荣. 电子器件. 2007(02)
[9]衍射增强成像原理[J]. 朱佩平,袁清习,黄万霞,王寯越,舒航,吴自玉,冼鼎昌. 物理学报. 2006(03)
[10]衍射增强成像方法在计算机断层成像中的应用[J]. 舒航,朱佩平,王寯越,高欣,伊红霞,刘波,袁清习,黄万霞,罗述谦,高秀来,吴自玉,方守贤. 物理学报. 2006(03)
博士论文
[1]X射线光栅相位衬度成像实验技术和应用研究[D]. 胡仁芳.中国科学技术大学 2017
[2]基于波前传感方法的大口径透镜检测技术研究[D]. 罗佳.浙江大学 2016
[3]X射线相位衬度成像方法中的信息提取方法研究[D]. 陈恒.中国科学技术大学 2015
[4]同步辐射X射线光栅成像及其在相干性测量中的应用研究[D]. 戚俊成.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]X射线光栅相位衬度成像中剂量及散射光子对成像质量的影响研究[D]. 廖燕.中国科学技术大学 2018
[2]智能优化算法在图像分割中的应用研究[D]. 姜圣涛.西安电子科技大学 2018
[3]X射线光栅相衬成像系统数值仿真模拟研究[D]. 骆荣辉.中国科学技术大学 2017
[4]X射线光栅相位衬度成像技术研究[D]. 杨萌.中国科学技术大学 2017
[5]基于机器视觉的色差检测系统研究与设计[D]. 范鹏飞.江南大学 2016
[6]X射线光栅相衬成像装置光强漂移与断层重建研究[D]. 张鹏飞.中国科学技术大学 2016
[7]基于LabVIEW的干涉图像信息处理技术研究[D]. 丁玮.南京理工大学 2016
[8]基于地物光谱矢量空间的遥感图像去噪方法研究[D]. 王杰.东北师范大学 2014
[9]小角度XRD的实现及应用[D]. 刘永强.杭州电子科技大学 2014
[10]基于视频处理的作业人员疲劳检测方法研究[D]. 杨秀芳.华北电力大学 2014
本文编号：3470917
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 X射线与物质作用分析
1.2 X射线吸收衬度成像
1.3 X射线相位衬度成像介绍
1.3.1 晶体干涉相衬成像
1.3.2 同轴X射线相衬成像
1.3.3 衍射增强相衬成像
1.3.4 光栅相衬成像
1.4 本文主要研究内容及章节安排
第二章 X射线波面检测装置系统介绍
2.1 X射线波面检测装置控制系统介绍
2.2 X射线波面检测装置主要仪器介绍
2.2.1 实验用X射线光源介绍
2.2.2 实验室用光栅介绍
2.2.3 实验用X射线探测器介绍
2.2.4 实验用控制台介绍
2.3 X射线波面检测装置运动控制系统介绍
2.3.1 X射线波面检测装置分组介绍
2.3.2 X射线波面检测装置运动控制整体分析
2.4 本章小结
第三章 X射线波面检测装置图像处理算法及软件设计
3.1 基于Matlab图像处理软件
3.2 主要的图像处理算法
3.3 光照不均匀修正
3.3.1 二维Gamma校正算法进行光照不均匀修正
3.4 滤波去噪算法
3.4.1 空域滤波算法
3.4.2 频域滤波算法
3.5 图像增强算法
3.5.1 直方图均衡化
3.5.2 高帽低帽算法
3.6 阈值分割算法
3.6.1 迭代阈值分割算法
3.6.2 OSTU阈值分割算法
3.7 莫尔条纹细化算法
3.8 莫尔条纹间距分析
3.9 本章小结
第四章 相位步进信息提取方法及仿真分析
4.1 信息提取方法介绍
4.2 相位步进信息提取法
4.3 相位解包裹算法
4.3.1 路径无关相位解包裹算法
4.4 四步相移仿真分析
4.5 X射线波面检测装置折射角与条纹相位关系分析
4.6 本章小结
第五章 X射线波面检测装置实验结果分析
5.1 X射线波面检测装置不同泰伯距离下采集莫尔条纹图像
5.2 相位光栅与分析光栅校准实验分析
5.3 分析光栅多步相位步进实验分析
5.4 分析光栅的四步相位步进及相位解包裹分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于面诊的嘴巴定位算法研究[J]. 罗胜男,陈兆学. 中国医学物理学杂志. 2019(04)
[2]一种复杂海天背景下红外弱小目标检测算法[J]. 王康. 光学与光电技术. 2016(03)
[3]基于二维伽马函数的光照不均匀图像自适应校正算法[J]. 刘志成,王殿伟,刘颖,刘学杰. 北京理工大学学报. 2016(02)
[4]浅谈2014年诺贝尔化学奖:超高分辨率荧光显微成像[J]. 孙育杰,陈轩泽. 大学化学. 2015(01)
[5]基于机器视觉的发动机表面缺陷检测技术[J]. 徐临洪,张桂梅,陈少平. 计算机与现代化. 2010(04)
[6]医用X射线CCD相机系统设计[J]. 史张珏,张辉,胡广书. 北京生物医学工程. 2008(01)
[7]X射线相位衬度成像[J]. 朱佩平,吴自玉. 物理. 2007(06)
[8]基于CCD的莫尔条纹图像频域处理研究[J]. 李向荣. 电子器件. 2007(02)
[9]衍射增强成像原理[J]. 朱佩平,袁清习,黄万霞,王寯越,舒航,吴自玉,冼鼎昌. 物理学报. 2006(03)
[10]衍射增强成像方法在计算机断层成像中的应用[J]. 舒航,朱佩平,王寯越,高欣,伊红霞,刘波,袁清习,黄万霞,罗述谦,高秀来,吴自玉,方守贤. 物理学报. 2006(03)
博士论文
[1]X射线光栅相位衬度成像实验技术和应用研究[D]. 胡仁芳.中国科学技术大学 2017
[2]基于波前传感方法的大口径透镜检测技术研究[D]. 罗佳.浙江大学 2016
[3]X射线相位衬度成像方法中的信息提取方法研究[D]. 陈恒.中国科学技术大学 2015
[4]同步辐射X射线光栅成像及其在相干性测量中的应用研究[D]. 戚俊成.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]X射线光栅相位衬度成像中剂量及散射光子对成像质量的影响研究[D]. 廖燕.中国科学技术大学 2018
[2]智能优化算法在图像分割中的应用研究[D]. 姜圣涛.西安电子科技大学 2018
[3]X射线光栅相衬成像系统数值仿真模拟研究[D]. 骆荣辉.中国科学技术大学 2017
[4]X射线光栅相位衬度成像技术研究[D]. 杨萌.中国科学技术大学 2017
[5]基于机器视觉的色差检测系统研究与设计[D]. 范鹏飞.江南大学 2016
[6]X射线光栅相衬成像装置光强漂移与断层重建研究[D]. 张鹏飞.中国科学技术大学 2016
[7]基于LabVIEW的干涉图像信息处理技术研究[D]. 丁玮.南京理工大学 2016
[8]基于地物光谱矢量空间的遥感图像去噪方法研究[D]. 王杰.东北师范大学 2014
[9]小角度XRD的实现及应用[D]. 刘永强.杭州电子科技大学 2014
[10]基于视频处理的作业人员疲劳检测方法研究[D]. 杨秀芳.华北电力大学 2014
本文编号：3470917
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