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基于离轴数字全息的多种水下微生物识别

张业鑫  
【摘要】:水下微生物的探测是检测水质的一种重要手段,通过检测水中微生物种类、数量、密度等信息,可以完成对水质情况的判定。相对于传统的人工检测微生物的方法,使用数字全息的方法探测微生物具有巨大的优势。它通过数字再现技术获得清晰的微生物图像,然后使用计算机数字图像处理技术进行特征提取,得到微生物的特征信息实现微生物的探测识别。本文提出一种离轴显微数字全息探测方法。主要工作内容如下:从传统数字全息出发,详细介绍了离轴数字全息理论,分析了其记录条件、记录距离和两种经典全息图再现重建算法。在Jamin干涉仪基础上,结合数字全息术,在光路中引入显微镜头,改进了离轴显微数字全息系统,并对其光路进行分析、搭建和调试。从全息图记录和再现过程中的噪声出发,研究提高全息图再现像的质量。在分析常用去噪算法的基础上,使用背景相减法去除背景噪声、频域滤波法得到正一级物像。提出三种自动聚焦算法,获得清晰的再现像。边缘检测提取目标微生物轮廓,使用圆度、矩形度和欧式距离判别法识别圆筛藻、栅藻和草履虫,实现多种水下微生物的探测识别。


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