發(fā)射光譜層析火焰溫度場三維重建研究.pdf

1、發(fā)射光譜層析技術(shù)(Emission Spectral Tomography,簡稱EST)是結(jié)合發(fā)射光譜測量和光學層析技術(shù)(Optical Computed Tomography，簡稱OCT)的一種不干擾待測場分布的新型診斷測量技術(shù)，它在熱物理量測試、等離子體診斷等領域具有廣泛的應用前景，是機械、冶金、航空航天等領域不可缺少的檢測技術(shù)。EST 技術(shù)的應用主要存在兩個難題：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。 對于多方向多光譜輻射數(shù)據(jù)采集問題，本文設計了采用窄帶濾光片、寬帶比例分光鏡、面陣CCD 工業(yè)攝像機和四路圖像采集卡結(jié)合的雙波長多路圖像采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)兩個方向雙波長投影數(shù)據(jù)的實時采集。若采用更高性能的圖像采集卡可實現(xiàn)更多方向和更多波長的投影數(shù)據(jù)的采集。 對于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，分析了各種因素對重建精度的影響，為改進

3、算法以應用于非完全數(shù)據(jù)重建提供了理論依據(jù)。在此基礎上本文結(jié)合多目標優(yōu)化原理和模擬退火原理對SIRT 算法進行了改進，提出了基于多目標優(yōu)化和模擬退火原理的計算機層析算法(Multi-criterion Simulated Annealing Reconstruction Technique,簡稱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。針對兩個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,簡稱TVMERT)，該算法對于對稱場重建精度非常高，對于單峰非對稱場也有較好的重建結(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)可以實現(xiàn)火焰三維溫度場的在線體層析。另外，本文還對采集圖像的預處理、