超分辨激光差动共焦微孔测量技术研究.pdf

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1、超分辨激光差动共焦微孔测量技术研究程硕2015年6月中图分类号：TH741.1UDC分类号：681.7超分辨激光差动共焦微孔测量技术研究作者姓名程硕学院名称光电学院指导教师赵伟瑞副研究员答辩委员会主席赵跃进教授申请学位工程硕士学科专业仪器仪表工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月ResearchofSuper-resolutionLaserDifferentialConfocalPoreSizeMeasurementCandidateName:ChengShuoSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFaculty

2、Mentor:Ass.Prof.WeiruiZhaoChair,ThesisCommittee:Prof.YuejinZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:InstrumentEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理

3、工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要微孔结构广泛应用于光学显微、化学高分子、材料科学以及生物医药等前沿科学领域，微孔直径作为其重要参数直接决定微孔性能，需要准确测量。本课题提出了超分辨激光差动共焦微孔测量技术，结合激光差动共焦扫描成像技术、超分辨图像处理和轮廓边缘判据，实现了微孔直径的便捷、非接触高精度测量，为微孔直径测量难题的解决提供了一条可行途径。激光差动共焦技术利用其独特的轴向光强响应特性实现对微孔样品的定焦测量获得微

4、孔结构的三维形貌轮廓图；利用滤波算法和超分辨图像复原算法实现了三维轮廓图的平滑和边缘锐化处理，为微孔直径测量提供基础；利用激光差动共焦光路光强响应函数对微孔样品进行成像仿真得到边缘强度与微孔直径之间的关系，进而得到微孔边缘强度判据，利用该判据对处理后的三维图像进行判定，得到微孔直径测量结果。通过与奥林巴斯显微镜测量结果比对，验证本文测量方法分辨力优于200nm。本课题的研究内容来源于国家重大科学仪器设备开发项目“激光差动共焦扫描成像与检测仪器研发及其应用研究”(No.2011YQ040136)。论文的主要研究内容包括：（1）研究激光差动共焦显微成像原理，建立了微孔测量理论模

5、型，为后续测量分析提供理论基础。（2）研究超分辨力图像复原算法对圆孔差动共焦图像进行复超分辨力复原，依据圆孔直径与边缘光强关系建立圆孔边缘判据；（3）设计并装调了激光差动共焦传感器，基于传感器开展实验研究，通过与奥林斯显微镜比对测试，验证本文测量方法的有效性。关键词：差动共焦显微；超分辨图像处理；微孔直径测量I北京理工大学硕士学位论文AbstractMicroporestructureiswidelyusedincutting-edgescientificfieldsofopticalmicroscopy,polymerchemistry,materialssciencea

6、ndbiomedicine，andmicroporesizeasakeyparameterdirectlydeterminestheporeperformance.Therefore,theprecisemeasurementmethodforporediameterisrequiredseriously.Fortheissueofmicroporesizemeasurement,thispaperproposesanewmeasurementtechnologyofsuper-resolutionlaserdifferentialconfocalporediameter,

7、combinedwithdifferentialconfocalscanninglaserimagingtechnology,thesuper-resolutionimageprocessingandcontouredgecriteriontoachieveporediametersizeofconvenient,non-contactprecisionmeasurementandprovideafeasiblewaytosolvetheproblemofmicroporesizemeasurement.Laser