水下微生物的探測是檢測水質(zhì)的一種重要手段,通過檢測水中微生物種類、數(shù)量、密度等信息,可以完成對水質(zhì)情況的判定。相對于傳統(tǒng)的人工檢測微生物的方法,使用數(shù)字全息的方法探測微生物具有巨大的優(yōu)勢。它通過數(shù)字再現(xiàn)技術獲得清晰的微生物圖像,然后使用計算機數(shù)字圖像處理技術進行特征提取,得到微生物的特征信息實現(xiàn)微生物的探測識別。本文提出一種離軸顯微數(shù)字全息探測方法。主要工作內(nèi)容如下:從傳統(tǒng)數(shù)字全息出發(fā),詳細介紹了離軸數(shù)字全息理論,分析了其記錄條件、記錄距離和兩種經(jīng)典全息圖再現(xiàn)重建算法。在Jamin干涉儀基礎上,結(jié)合數(shù)字全息術,在光路中引入顯微鏡頭,改進了離軸顯微數(shù)字全息系統(tǒng),并對其光路進行分析、搭建和調(diào)試。從全息圖記錄和再現(xiàn)過程中的噪聲出發(fā),研究提高全息圖再現(xiàn)像的質(zhì)量。在分析常用去噪算法的基礎上,使用背景相減法去除背景噪聲、頻域濾波法得到正一級物像。提出三種自動聚焦算法,獲得清晰的再現(xiàn)像。邊緣檢測提取目標微生物輪廓,使用圓度、矩形度和歐式距離判別法識別圓篩藻、柵藻和草履蟲,實現(xiàn)多種水下微生物的探測識別。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X835;TP391.41
【部分圖文】：

圖 1.1 水華和赤潮Figure 1.1 Water bloom and red tide在污水處理方面，微生物處理技術是處理市鎮(zhèn)和工業(yè)廢水的最具成本效益和最常用的方法，微生物主要處理污水中的氮、磷、碳等污染物，可以有效避免水體的富營養(yǎng)化。主要原理是通過微生物將復雜的含氮、磷等有機物降解為氮、磷無機物。污水微生物處理法不僅經(jīng)濟高效，而且實現(xiàn)了無害處理和資源的重復利用，對污水中微生物群落檢測可以有效反應當前污水處理效果，在污水處理領域有著極其重要作用[5]。得益于近年來光學全息技術和光電接收器件（CCD）的飛速發(fā)展，再結(jié)合相應的圖像處理算法，為快速高效自動探測水下微生物提供了新的一種思路。本文基于離軸數(shù)字全息成像理論形成了一套水下微生物自動識別探測的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)微生物顯微鏡識別方法相比，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對水下微生物的快速準確識別，還克服了傳統(tǒng)微生物識別耗時大，勞動強度大，使用環(huán)境有限，受檢測人員主觀影響大的缺點。該系統(tǒng)可對水下微生物進行非接觸測量，快速識別微生物種類。

合肥工業(yè)大學學術碩士研究生論文 0U x , y , z aexp jk x cos ycos （2.3）2.1.2 菲涅爾衍射積分當光束經(jīng)過小孔、或障礙物時，由于光的波動性，會偏離原直線傳播路徑的現(xiàn)象稱為衍射，如圖 2.1 所示。在緊靠小孔或障礙物的后方平面上，衍射光場的分布幾乎與孔徑或障礙物一樣，并衍射隨著傳播距離的增加，衍射圖樣形狀與大小越來越偏離小孔后障礙物，這個區(qū)域稱之為菲涅爾衍射區(qū)。

圖 2.2 離軸數(shù)字全息再現(xiàn)光路ure 2.2 Off-axis digital holographic reproduction optic導的全息圖復振幅透射率可知，再現(xiàn)光波通過全 0 0 00, ,exp 2B HU Ru x y u t x ysinA j y t t t tu u u *0 0 0 0, , exp 2U R Ut t A t O x y O x y j 0 0 0 0 0 0, , exp Bu t A R O x y A R O x y j x
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