太赫兹成像的数据采集与处理

论文摘要

太赫兹成像技术最早产生于上世纪九十年代,是科研界十分热门的研究科目,具有十分重要的科研价值和广泛的应用前景。目前常用的太赫兹成像技术主要有时域光谱成像和连续波成像两种。论文首先介绍了太赫兹波的性能和应用,当前国内太赫兹成像的研究情况,以及太赫兹波产生和检测的原理。文中针对相干公司生产的P4-42探测器,利用凌华公司生产的PCI-9812数据采集卡设计了一套逐点扫描式太赫兹成像的数据采集系统,并通过仿真实验验证了系统的可靠性与稳定性。由于连续太赫兹波的频带比较宽,在进行扫描成像过程中,待测样品反射回的太赫兹光与入射光的干涉效应,会导致在连续太赫兹波图像中出现干涉条纹噪声。这严重降低了成像的质量,同时也影响着人们对图像信息的读取和判断。近年来,用滤波器来滤除噪声是最常用的方法,但是在实验中发现,这种效果并不是很理想。由于引起条纹噪声的干涉效应强度远远小于形成太赫兹图像的散射效应,太赫兹图像中条纹噪声的灰度值要远远大于缺陷区的灰度值,文中提出可以通过灰度分析来实现条纹噪声的滤除。文中通过对图像进行直方图分析和增强处理,验证了两者灰度值差别的存在,并利用此方法实现了噪声的滤除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 太赫兹波简介
• 1.1.1 太赫兹波的特性
• 1.1.2 太赫兹波的应用
• 1.2 太赫兹成像技术的国内外研究状况
• 1.3 选题的背景及意义
• 2 太赫兹成像系统
• 2.1 太赫兹波的产生与检测
• 2.1.1 太赫兹波的产生
• 2.1.2 P4-42探测器简介
• 2.2 太赫兹成像技术
• 2.2.1 太赫兹时域光谱成像技术
• 2.2.2 连续太赫兹波成像技术
• 2.2.3 两种成像系统的比较
• 3 基于PCI-9812的数据采集系统的设计
• 3.1 系统结构及原理
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 PCI-9812数据采集卡介绍
• 3.2.2 PCI-9812数据采集卡的信号连接
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 扫描控制程序的软件流程
• 3.3.2 采集卡的关键参数选择
• 3.3.3 A/D数据格式
• 3.3.4 系统的工作界面及主要采集程序
• 3.4 采集系统的仿真验证
• 4 太赫兹图像的处理
• 4.1 图像的傅里叶变换及滤波处理
• 4.1.1 离散傅里叶变换及图像的频谱分析
• 4.1.2 滤波器的原理
• 4.1.3 滤波处理的结果
• 4.2 基于灰度分析的条纹噪声消除
• 4.2.1 滤波的理论依据
• 4.2.2 图像的灰度分析
• 4.2.3 条纹噪声灰度分布区间的分析
• 4.3 结论
• 5 结论和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢