基于模糊局部信息的太赫兹图像目标检测

摘要

太赫兹波（Terahertz or THz）是指频率在0.1THz-10THz(1THz=1012Hz)范围内的电磁波。由于太赫兹波具有异于其它波段电磁波的穿透性、安全性和对部分生物化学成分的敏感性等独特性质，太赫兹成像技术得到越来越广泛的关注和发展，并且在国防、安全、生物医学、质量检测等领域拥有广阔的应用前景。
　　本论文主要围绕连续太赫兹波成像技术展开，主要工作如下:
　　1、对BWO源、探测器和锁相放大器等硬件设备的性能进行分析，完成透射成像系统光路的设计、搭建和调试工作，实现系统的成像功能。对成像系统的性能进行了测试和分析，研究不同系统设置下的成像结果。通过对BWO源的阴极电压加以小幅调制来小范围调制返波管输出太赫兹波的频率，借此减少太赫兹波在成像过程中的相干性，来改善所成图像里的条纹干扰。并利用该成像系统对不同种类的样品开展了成像实验。
　　2、针对实验所成图像存在对比度低、干涉条纹强等缺陷，为了能较好地区分出目标和背景,避开不规则强干涉条纹的干扰，本文提出了一种针对太赫兹连续波透射图像的目标检测方法。根据太赫兹图像中目标一般较暗的特征和模糊聚类算法的原理，利用Otsu算法和sigmoid函数设计了新的权重函数，对模糊局部信息C均值聚类算法的隶属度函数计算方式进行了改进。经过实验验证，新的聚类分割算法能较好地滤除条纹干扰，提取出成像实验所得图像中的目标。通过几种有监督的图像分割评价算法，将本文所提出的算法和Otsu、Kmeans、FLICM三神经典算法进行目标分割比较。结果显示，本文算法较上述的经典图像聚类算法有更好的目标检测效果。

目录

声明

致谢

摘要

图表目录

英汉缩略语表

符号表

第1章 绪论

1．1 太赫兹技术简介

1．2 太赫兹成像技术的研究进展．

1．2．1 太赫兹科学研究的发展

1．2．2 太赫兹成像技术的研究进展

1．2．3 太赫兹图像处理技术研究进展

1．3 选题意义，研究内容及章节安排

1．3．1 选题意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 章节安排

第2章 太赫兹成像系统

2．1 太赫兹波的产生

2．1．1 基于光学方法的太赫兹辐射源

2．1．2 基于电子学方法的太赫兹辐射源

2．2 太赫兹波的探测

2．3 太赫兹成像的原理

2．3．1 太赫兹时域光谱成像

2．3．2 连续太赫兹波成像

2．3．3 太赫兹时域光谱成像和连续太赫兹波成像方式的比较

2．4 基于BWO的连续太赫兹波成像系统

2．4．1 BWO太赫兹渡发射涿

2．4．2 太赫兹热释电探测器

2．4．3 数据采集系统

2．4．4 成像系统的搭建

第3章 太赫兹成像实验及结果分析

3．1 太赫兹成像系统性能测试与分析

3．1．1 空间分辨率

3．1．2 信噪比和动态范围

3．1．3 成像速度

3．2 隐蔽物太赫兹成像实验研究

3．3 干涉条纹消除优化

3．4 连续太赫兹波透射图像的特点

第4章 基于FLICM的太赫兹图像分割

4．1 目标检测与图像分割

4．1．1 图像分割算法

4．1．2 图像分割评价方法

4．1．3 太赫兹图像的直方图分析

4．2 模糊C均值算法

4．2．1 聚类算法

4．2．2 模糊理论

4．2．3 FCM算法

4．3 基于FLICM的太赫兹圈像分割

4．3．1 FLICM算法

4．3．2 隶属度函数的改进

4．4 算法测试分析

第5章 结论与展望

5．1 研究工作总结

5．2 未来工作展望

作者在校期间发表的学术论文

参考文献