尾流中气泡与杂质混合场的散斑测量

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1、硕士学位论文尾流中气泡与杂质混合场的散斑测量SPECKLEMEASUREMENTOFMIXEDFIELDOFBUBBLEANDIMPURITYINWAKE孙颖哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：P733.3学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文尾流中气泡与杂质混合场的散斑测量硕士研究生：孙颖导师：张宇教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O438U.D.C:535Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinScienceSPECKLEMEASUREMENTOFMIXEDFIELDOFBUBBLEANDIMPURITYINWAKECandidate：SunYingSupervisor：Prof.ZhangYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Confe

3、rring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要尾流中气泡的粒径范围及密度信息等特征参量对船舰形态的识别及水下探测具有重要意义，然而实际探测环境中杂质的随机散射作用对气泡探测产生了不可忽略的影响，本文主要针对气泡与杂质混合场的散斑进行测量，并利用图像处理相关手段从散斑图像中恢复目标气泡的信息。由于散斑测量方法在表征随机变量方面具有探测速度快、灵敏度高、非接触式且实时性好等优点，在解决尾流探测和船舰跟踪及目标识别等领域中具有广泛的

4、应用。本文基于散射介质的光学统计特性对混合场散斑测量进行了仿真研究和实验验证。尾流中混合场的散射特性主要为气泡散射与随机散射介质散射的综合作用，气泡散射特性主要以Mie散射为理论基础进行推导分析，随机散射介质从随机散斑统计特性的基本理论出发，利用散斑的统计相关性恢复目标信息并探讨其适用范围，对气泡散射光强分布图及随机散射介质产生的散斑图进行仿真模拟。在混合场散斑理论分析的基础上，利用合适的图像处理方法及优化的图像重构算法对混合场散斑信息进行处理，从而提取出气泡信息的特征参量，探讨图像重构算法的局限性，提

5、出基于图像分割的多气泡图像重构方法。为了验证理论与仿真部分的正确性，需要设计气泡与杂质混合场散斑图像采集的光学成像系统，在实验室有限的条件下，合理地模拟尾流中混合场的散射条件，产生气泡与杂质的混合场，设计散斑成像系统获并获取理想的散斑图像，依据混合场目标气泡图像重构的理论分析，对实验测量的散斑图像进行处理。最后对目标气泡重构图进行图像恢复质量的评价，对提取的气泡特征信息进行精度分析。关键词：尾流混合场探测；散斑测量；统计特性；图像重构I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractThedetectio

6、noftheunderwaterbubblefieldisanimportantmeantostudythecharacteristicsofthewake.Thephysicalmodelofthewakecanbeestablishedbyanalyzingthedistributionofthebubblefield,andthenusedtoanalyzetheshapeandmotioncharacteristicsoftheship.Ithassomehugeadvantagesoverot

7、herdetectionmethodstousedigitalholographicmeanstodetecttheunderwaterbubblefield.Digitalholographycombinedwithimageprocessinganddigitalreproductiontechnologiescanreconstructthebubblefielddigitalhologram,andobtainthethree-dimensionalpositioninformationandr

8、adiusofbubbletorealizethree-dimensionalreproductionofbubblefield.Inthispaper,thebubblefieldwassimulatedandexperimentedbasedonthetheoryofdigitalholography.BasedontheFresneldiffractionintegralalgorithmandtheMiescatteringtheo