基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)、利用干涉粒子成像系统，获取任意转向下透明椭球粒子的干涉离焦像；步骤(2)、利用MATLAB对干涉离焦像进行自相关处理，对自相关处理的结果图像进行二值化处理，得到自相关处理的中心亮斑；步骤(3)、利用椭圆圈出亮斑，沿椭圆长轴方向画线得到亮斑转向；步骤(4)、步骤(3)中的亮斑转向即干涉离焦像散斑转向。本发明专利技术可以实现粒子干涉离焦像的散斑转向判别，进而实现粒子的转向判别，为复杂粒子场测量提供技术支持。

Speckle steering discrimination method for interferometric defocusing based on autocorrelation

The invention discloses a speckle steering discrimination method based on autocorrelation for interferometric defocusing image, which includes the following steps: (1) obtaining the interferometric defocusing image of transparent ellipsoid particles under arbitrary steering by using the interferometric particle imaging system; and (2) autocorrelation processing for interferometric defocusing image by using MATLAB, and binarization processing for the result image of autocorrelation processing, so as to obtain the interferometric defocusing image. The central bright spot of autocorrelation processing; step (3), using ellipse circle to produce bright spot and drawing lines along the long axis of ellipse to get the turning of bright spot; step (4) and step (3) the turning of bright spot is interference defocus speckle turning. The invention can realize the speckle steering discrimination of particle interference defocusing image, and then realize the particle steering discrimination, providing technical support for complex particle field measurement.

【技术实现步骤摘要】
基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法
本专利技术涉及光学系统中椭球粒子的测量
，特别是涉及一种复杂粒子干涉离焦像散斑转向的判别方法。
技术介绍
干涉粒子成像法具有精度高、测量范围广和非接触等优点，其研究技术较为成熟，研究对象多为尺寸相同的球形粒子，通过处理其干涉聚焦像和干涉离焦像可获取粒子的尺寸、运动速度和浓度等信息。大气中的悬浮粒子包含了大量的非球形粒子，粒子形状接近椭球，而椭球粒子的纵横比、表面曲率和转向会影响散射光分布，进而影响干涉离焦像的散斑分布，粒子转向的变化导致干涉离焦像散斑转向的变化，通过分析干涉离焦像散斑转向可以得到椭球粒子转向信息，因此，椭球粒子的测量中，干涉离焦像的散斑转向判别具有重要意义。利用干涉粒子成像技术实现透明椭球粒子的测量中，专利CN103868831A提出一种《云粒子谱分布测量方法及测量系统》，利用干涉粒子成像系统采集粒子的干涉离焦像和经退偏后的干涉离焦像，通过区分这两幅图像实现云粒子的相态判别。目前还没有通过自相关算法实现干涉离焦像散斑转向判别的实例。
技术实现思路
在上述现有技术的基础上，本专利技术提出了一种基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法，通过对干涉离焦像的自相关处理获取散斑转向，适用于光学系统中透明椭球粒子的测量。本专利技术的基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法，该方法包括以下步骤：步骤1、利用干涉粒子成像系统，获取任意转向下透明椭球粒子的干涉离焦像；步骤2、利用MATLAB对干涉离焦像进行自相关处理，对自相关处理的结果图像进行二值化处理，得到自相关处理的中心亮斑；步骤3、利用椭圆圈出亮斑，沿椭圆长轴方向画线得到亮斑转向；步骤4、步骤3中的亮斑转向即干涉离焦像散斑转向。本专利技术可以实现透明椭球粒子干涉离焦像的散斑转向判别，进而实现透明椭球粒子的转向判别，为复杂粒子场测量提供技术支持。附图标记图1为本专利技术的基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法流程图。图2为干涉粒子成像系统实例结构图，其中：1、激光器，2、显微物镜，3、空间滤波器，4、准直透镜，5、柱面镜一，6、柱面镜二，7、载玻片，8、成像透镜，9、CCD。图3为干涉离焦像及处理结果示意图，其中：(a)-(d)是具有不同散斑转向的透明椭球粒子干涉离焦像；(e)-(h)是干涉离焦像的自相关处理结果；(i)-(l)干涉离焦像散斑放大和干涉离焦像自相关亮斑放大的组合图像。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步的详细描述。实施例1：干涉粒子成像系统本专利技术采用的干涉粒子成像系统如图2所示，激光器1出射光波长为532nm，最大输出功率为6W的激光束，激光束经过显微物镜2扩束、空间滤波器3滤波、准直透镜4准直后，经柱面镜一5和柱面镜二6被压缩为1mm的片状激光束，收集粒子散射光的成像透镜8为尼康50mmf/1.4D定焦镜头，接收器件9为像元尺寸6.45μm、有效像元数1384×1036的CCD，系统散射角θ为90°，系统放大倍率为1.67，物距为79.88mm，像距为133.68mm，待测粒子为采用粒径80μm的聚苯乙烯球形粒子拉伸得到的椭球粒子，椭球粒子长短轴比范围为1.5到2.5。观测过程中，粒子以任意方向分布于载玻片7上，载玻片与位于离焦像面上的CCD9的接收平面平行，因此椭球粒子只存在平面上的偏转角，采集不同散斑转向下的透明椭球粒子干涉离焦像。实施例2：采用自相关处理算法获取透明椭球粒子干涉离焦像散斑转向的处理结果比较：如图3所示，为干涉离焦像及处理结果示意图。其中：(a)-(d)是具有不同散斑转向的透明椭球粒子干涉离焦像；(e)-(h)是干涉离焦像的自相关处理结果；(i)-(l)干涉离焦像散斑放大和干涉离焦像自相关亮斑放大的组合图像。通过获取不同转向的椭球粒子的干涉离焦像，得到具有不同散斑转向的干涉图像，取干涉离焦像中具有代表性的散斑作为散斑转向并以虚线标出，取干涉离焦像自相关结果并以实线标出，由图3可以看出，自相关亮斑转向与干涉离焦像的散斑转向相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)、利用干涉粒子成像系统，获取任意转向下透明椭球粒子的干涉离焦像；步骤(2)、利用MATLAB对干涉离焦像进行自相关处理，对自相关处理的结果图像进行二值化处理，得到自相关处理的中心亮斑；步骤(3)、利用椭圆圈出亮斑，沿椭圆长轴方向画线得到亮斑转向；步骤(4)、步骤(3)中的亮斑转向即干涉离焦像散斑转向。

【技术特征摘要】
1.一种基于自相关的干涉离焦像散斑转向判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)、利用干涉粒子成像系统，获取任意转向下透明椭球粒子的干涉离焦像；步骤(2)、利用MATLAB对干涉离焦像进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红霞，孙金露，王晓磊，贾大功，刘铁根，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12