光学体层析重建技术的三维滤波反投影算法研究
文献综述
摘要
光学层析技术由携带被测场信息的多方向投影数据来重建待测场，具有非接触、瞬态和三维全场测量的优点，是实现流场全场定量测量的重要技术之一；而流场的三维折射率分布是利用光学层析技术进行流场诊断过程中重要的物理参数之一。在流场检测中具有广泛的应用前景的莫尔层析技术通过光栅莫尔效应测量被测相位物体多方向的投影信息，并结合层析重建算法完成三维折射率的精确测量。为了实现真正意义上的莫尔体层析技术，完成对流场中关键参数的三维精确诊断，需要对基于三维Radon变换的层析重建算法进行研究。
本文研究了目前国内外对光学层析技术研究的最新进展，以及该领域中的重要技术发现。文章重点对莫尔体层析技术进行介绍，结合当前滤波反投影算法的最新研究趋势，阐述了研究基于三维Radon变换的莫尔体层析技术的必要性，以及此项技术研究的核心切入点。
关键词：光学层析，流场诊断，Radon变换，滤波反投影，莫尔体层析
Abstract
The optical tomography technology reconstructs the field to be measured by multi-directional projection data carrying the measured field information, and has the advantages of non-contact, transient and three-dimensional full-field measurement, and is one of the important technologies for realizing the full field quantitative measurement of the flow field. The three-dimensional refractive index distribution of the flow field is one of the most important physical parameters in the flow field diagnosis process using optical tomography. The Moireacute; tomography technique, which has a wide application prospect in flow field detection, measures the multi-directional projection information of the measured phase object by the grating moireacute; effect, and combines the tomographic reconstruction algorithm to complete the accurate measurement of the three-dimensional refractive index. In order to realize the true Moireacute; Volume Tomography technology and realize the three-dimensional accurate of the key parameters in the flow field, it is necessary to study the tomographic reconstruction algorithm based on the three-dimensional Radon transform.
This paper integrates the recent advances in technology research and important discoveries in this field. And also focuses on the introduction of Moireacute; tomography, combined with the latest research trends of current anti-filter projection algorithms. The necessity of studying Moireacute; Volume Tomography based on three-dimensional Radon transform and the core entry point of this technology research are expounded.
Keywords：Volume optical tomography; Flow field diagnosis; Radon transform; filter back-projection; Moireacute; tomography
1.光学层析技术的研究背景及意义
在现代生活中， 航空航天、兵器、能源等工程技术得到了高速发展。在这些领域中不可避免地需要对复杂气体流场的温度、密度等物理量进行定量测量，从而进行系统上的优化与改造。以航空航天领域涉及的燃料系统为例，科学家们正致力于研究如何提高燃烧效率。为了合理地设计燃烧系统，就必须要对燃烧
流场的流体力学、传热、化学反应和其他物化过程进行深入研究。而在作为国民经济基础的能源工程领域中，人们也离不开对燃烧过程的了解与控制，减少化石燃料的使用、降低燃料燃烧过程中污染物的排放量、提高燃烧过程中能量转化效率等问题已越来越受到人们关注，科学家们也正面临着新的挑战。同样，在军事领域中，对导弹尾焰的研究，是发展精准打击型武器的重中之重；专家们认为，三维全场显示和精确地给出导弹尾焰的温度场、浓度场、粒子和气体组分及其分布，对导弹的红外制导以及告警技术的发展具有非常重要的参考价值。可以看出，类似上述这样的复杂流场能够直接反映相关装置的工作效能，并且能够为后续装置研制和优化等方面提供至关重要的理论分析与研究基础。因此，对复杂流场的流动显示和定量测量是这些领域中的基本而关键技术之一。
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