提高連續(xù)THz二維成像質(zhì)量及速率的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、太赫茲輻射可以穿透大多數(shù)非金屬非極性物質(zhì)，具有較高的光譜分辨本領(lǐng)，光子能量較低，不會(huì)對(duì)生物體造成有害電離，因此在安全檢查、食品藥品檢測(cè)、空間遙感和環(huán)境檢測(cè)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其適合于針對(duì)人體和生物組織的探測(cè)和成像。相比于脈沖太赫茲成像，CO2泵浦的連續(xù)太赫茲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，輸出功率高，體積較小，成本較低，易于操作，具有較大的應(yīng)用潛力。
　　成像質(zhì)量、成像速度是衡量成像系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)分辨率、透過(guò)遮擋物探測(cè)

2、隱藏物的能力、圖像對(duì)比度和信噪比等指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的成像質(zhì)量進(jìn)行衡量和分析。在激光器和探測(cè)器一定的情況下，改進(jìn)成像光路和探測(cè)體制可以提高成像質(zhì)量和速度。運(yùn)用圖像處理的相關(guān)方法可以最大限度的消除噪聲影響，提高圖像可視化效果。
　　本論文基于現(xiàn)有的CO2泵浦連續(xù)太赫茲激光器，在原有點(diǎn)掃描透射和反射成像、面陣透射成像的初步研究基礎(chǔ)上，改進(jìn)原有成像系統(tǒng)，并利用聚乙烯透鏡、離軸拋面反射鏡組、平面反射鏡設(shè)計(jì)搭建新的高分辨率點(diǎn)掃描和面陣成像系統(tǒng)；利用

3、自制的分辨率板對(duì)系統(tǒng)分辨率進(jìn)行測(cè)試，并利用成像焦斑的能量分布數(shù)據(jù)模擬其透過(guò)分辨率板的成像過(guò)程，根據(jù)瑞利判據(jù)對(duì)系統(tǒng)分辨率做進(jìn)一步的估算；透過(guò)多種常見(jiàn)包裝物對(duì)不同性質(zhì)的目標(biāo)進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，并與原有成像結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以此檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)隱藏物的成像能力和成像質(zhì)量；改進(jìn)原有點(diǎn)掃描成像控制軟件界面，修正軟件中的缺陷，增加新的控制功能。
　　利用現(xiàn)有的用于分析光斑質(zhì)量的熱像儀作為面陣探測(cè)器設(shè)計(jì)高分辨率的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，并對(duì)小尺寸目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)透射和反

4、射成像實(shí)驗(yàn)，并利用分辨率板對(duì)系統(tǒng)分辨率進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)多幀疊加和后期圖像處理進(jìn)行圖像增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)面陣探測(cè)器的信噪比進(jìn)行測(cè)試。由于目前的面陣探測(cè)器都不是針對(duì)太赫茲波段設(shè)計(jì)的，響應(yīng)波長(zhǎng)范圍很寬，在太赫茲波段的靈敏度較低，噪聲較高，因此限制了面陣成像的質(zhì)量。
　　點(diǎn)掃描成像具有較高的成像質(zhì)量，但其成像速度較低，受到目標(biāo)尺寸、探測(cè)器響應(yīng)速度、掃描器移動(dòng)速度的限制；面陣成像可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像，但是只能對(duì)與探測(cè)器光敏面尺寸相匹配的小尺寸目標(biāo)進(jìn)行成

5、像。為了提高系統(tǒng)的成像速度，將面陣成像與點(diǎn)掃描成像相結(jié)合，利用面陣探測(cè)器進(jìn)行掃描成像，將逐點(diǎn)掃描升級(jí)為區(qū)域掃描和子圖像拼接。同時(shí)使用VC++設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)面陣掃描成像控制軟件界面，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，控制成像進(jìn)程，完成圖像數(shù)據(jù)的采集、拼接、顯示和存儲(chǔ)。在面陣成像系統(tǒng)基礎(chǔ)上加入二維平移臺(tái)進(jìn)行面陣掃描成像實(shí)驗(yàn)，分析利用不同大小子圖像進(jìn)行拼接時(shí)的圖像特點(diǎn)，通過(guò)多幀子圖像疊加平均、拼接邊緣區(qū)域重疊采集和平均處理提高成像質(zhì)量。
　　另外，針對(duì)點(diǎn)掃描圖像