【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量，特别是涉及一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法。
技术介绍
1、亚毫米尺寸的粒子主要包括工业粉尘、燃烧物颗粒、云层粒子等。颗粒物形貌特征主要影响粒子的物理特性，如燃烧物质的燃烧效率、云粒子对光的散射吸收特性等，故研究不规则粒子的形状特征对工业生产、环境保护、大气研究具有重要意义。目前基于激光干涉理论的粒子测量方法的较为丰富，但主要集中在粒子二维形貌和尺寸的测量。
2、中国专利cn108593528b公开了《基于激光干涉的非球形粗糙粒子形状和尺寸测量方法》，该方法使用两个ccd探测器同时采集粒子的聚焦像与离焦像，通过聚焦像获得粒子的二维形状信息，通过离焦像的二维自相关获取粒子的尺寸信息。该方法能够获得较为准确的粒子二维信息但聚焦像的采集对系统对焦精度提出了较高的要求，限制了其应用范围。
3、中国专利cn108562522b公开了《一种粒子尺寸和折射率同时测量的方法》，该方法使用两束激光照射粒子，分别在90°散射角与侧向散射区域采集散射光聚焦像与离焦像，根据散射点间距与离焦干涉条纹数计算粒子尺寸与折射率。该方法实现了较为准确的粒子尺寸测量，但被测粒子仅限于透明球形粒子。
4、中国专利cn116698708a公开了《基于相位恢复算法的不规则粒子形状重建方法》，该方法利用激光干涉粒子成像系统采集了不规则粒子的离焦散斑，通过相位恢复算法从离焦散斑图像总重建出被测粒子的二维形状。该方法采集系统简洁，粒子形状恢复效果较好，但局限于二维形状测量。
5、上述专利
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提出一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，根据双角度粒子离焦干涉图像采集的被测不规则粒子的二维形状信息，进而使用基于轮廓的三维重建方法获得待测颗粒物的三维形状。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，包括：
4、步骤1、搭建双角度激光干涉图像采集系统，在相同的离焦距下利用成像端ccd相机探测采集到被测不规则粒子在两个探测角度(也就是散射角度α、β)对应的离焦干涉图像i1、i2；
5、步骤2、进行离焦干涉图像i1、i2裁剪，截取离焦干涉图像i1、i2中心n1×n1像素范围内的离焦散斑图像m1、m2；
6、步骤3、对离焦散斑图像m1、m2利用相位恢复算法进行被测不规则粒子的二维形状重建处理，得到重建的二维形状图像l1、l2；
7、步骤4、对步骤3重建得到的所述重建的二维形状图像l1，l2进行平滑处理，对平滑处理之后的重建的二维形状图像l1，l2进行阈值分割，填补由阈值分割带来的空隙，提取出被测不规则粒子的轮廓区域，得到二维形状轮廓区域图像k1、k2；
8、步骤5、对二维形状轮廓图像k1、k2进行像素对齐处理：分别在两幅图像四周用灰度值为0的像素进行填充，以轮廓区域图像为中心，将二维形状轮廓图像填补至相同像素大小n2×n2，得到经过平滑处理与像素对齐后的双角度二维形状图像j1、j2；
9、步骤6、利用matlab软件进行轮廓图像投影的三维形状重建，包括图像j1与j2分别沿x轴与y轴向三维空间投影，在轮廓区域相交部分生成点云为待恢复不规则粒子的三维点云h。
10、相较于现有技术，本专利技术提出的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，能够达到的有益技术效果为：1)无需引入额外照明光路，测量系统简单；2)基于离焦图像的形状检测相比基于聚焦像的形状检测具有更好的鲁棒性；3)基于轮廓的三维重建方法运算简洁。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，所述探测角度为具有正交关系的两个散射角α、β，即α+β＝90°或360°-(α+β)＝90°。
3.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，步骤3中，所述对离焦散斑图像M1、M2利用相位恢复算法进行被测不规则粒子的二维形状重建处理进一步包括以下处理：
4.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，其中，阈值分割的阈值满足使得图像的前景和背景具有最大的类间方差。
5.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，所述双角度激光干涉图像采集系统，该系统包括中激光器、扩束准直单元、成像透镜、CCD相机，其中，激光器为波长532nm的半导体激光器，出射激光束经扩束准直单元实现扩束和准直，输出两束散射角分别为α和β的散射粒子光，成像透镜别收集两束所述散射粒子光
...【技术特征摘要】
1.一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，所述探测角度为具有正交关系的两个散射角α、β，即α+β＝90°或360°-(α+β)＝90°。
3.根据权利要求1所述的一种基于双角度离焦干涉图像的不规则粒子三维测量方法，其特征在于，步骤3中，所述对离焦散斑图像m1、m2利用相位恢复算法进行被测不规则粒子的二维形状重建处理进一步包括以下处理：
4.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张红霞，侯景辉，王轶群，贾大功，刘铁根，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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