[發(fā)明專利]一種基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111140540.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN113805220A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳波;何昱靈;卓維海;張衛(wèi)媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T5/02
• 分類號(hào): G01T5/02;G06F17/11;G06T3/40;G06T17/00
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明涉及輻射探測(cè)與測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)，本發(fā)明的基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)填補(bǔ)了現(xiàn)有的基于光度立體測(cè)量物體表面方法不適用CR?39所造成的空白，克服了原子力顯微鏡、共聚焦顯微鏡儀器昂貴，掃描速度慢、經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)，且不會(huì)對(duì)被測(cè)物造成損傷，同時(shí)能夠帶動(dòng)被測(cè)物在水平面上高精度移動(dòng)，補(bǔ)充充足的背景光源，并為控制裝置運(yùn)行設(shè)置了按特定邏輯運(yùn)行的算法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射探測(cè)與測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

固體核徑跡探測(cè)器CR-39(類似于玻璃的長(zhǎng)方體薄片材料)已被廣泛用于氡及其子體，質(zhì)子、重離子和中子的測(cè)量。其原理是先將CR-39置于輻射場(chǎng)中接受輻照，然后通過(guò)測(cè)讀經(jīng)化學(xué)溶液蝕刻后在CR-39上形成的核徑跡的數(shù)量和二維形態(tài)來(lái)推算入射粒子的通量等信息。對(duì)于核徑跡測(cè)讀，當(dāng)前對(duì)其二維圖像的獲取和自動(dòng)測(cè)讀技術(shù)已非常成熟。但較之于二維圖像，CR-39上核徑跡的三維結(jié)構(gòu)能提供更多入射輻射信息，例如入射粒子的能量和角度等。

目前可以用原子力顯微鏡、共聚焦顯微鏡(兩種商用精密測(cè)量?jī)x器，常用于材料和生物領(lǐng)域)和切片(沿CR-39側(cè)面切開，再用普通光學(xué)顯微鏡觀察徑跡剖面)等方法獲取CR-39表面核徑跡三維形態(tài)。兩種方法的基本原理都是用光度立體法對(duì)物體進(jìn)行重建，但彼此裝置的結(jié)構(gòu)和用途均存在差異。光度立體法是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的一種重建方法，其原理是在固定視角下，根據(jù)物體在變化光線照射下不同的反射圖像，計(jì)算出物體表面的三維形態(tài)。本發(fā)明提出的方法基于光度立體法的思想。利用多束不同方位的固定激光照射CR-39表面(變化光照)，然后在光學(xué)顯微鏡下(固定視角)獲取物體表面的反射圖像，依據(jù)反射圖像重建出當(dāng)前視野下物體表面的三維結(jié)構(gòu)。

但是這兩種方法都有一定缺陷，以原子力顯微鏡為例，掃描2.5×10^-5cm²面積的表面需耗時(shí)約5min，常規(guī)的CR-39單片面積在1cm²及以上，完成全片掃描需要3000小時(shí)以上；同時(shí)原子力顯微鏡單個(gè)造價(jià)在百萬(wàn)以上，可測(cè)量眾多材料參數(shù)，并非專用的CR-39測(cè)量裝置，使用原子力顯微鏡用于CR-39表面徑跡三維結(jié)構(gòu)重建不夠經(jīng)濟(jì)(共聚焦顯微鏡原因和原子力顯微鏡相同)。切片方法會(huì)對(duì)被測(cè)物造成無(wú)法修復(fù)的損傷，不能推廣應(yīng)用。部分技術(shù)所使用的圖像獲取裝置并非顯微鏡，因而不能在微米尺度下重建物體表面。即使使用了顯微鏡，但相關(guān)方法的裝置并非為CR-39整個(gè)表面三維結(jié)構(gòu)的特定需求而設(shè)計(jì)，例如缺乏帶動(dòng)被測(cè)物在水平面上高精度移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，缺乏背景光源，缺乏控制裝置運(yùn)行按特定邏輯運(yùn)行的軟件等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，目的在于提供一種基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種基于光度立體的固體核徑跡三維測(cè)量系統(tǒng)，用于對(duì)固體核徑跡探測(cè)器CR-39上核徑跡的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，具有這樣的特征，包括：移動(dòng)模塊，用于帶動(dòng)待測(cè)量的固體核徑跡探測(cè)器CR-39沿第一方向或第二方向移動(dòng)；背景光源模塊，設(shè)置在移動(dòng)模塊下方，用于為待測(cè)量的固體核徑跡探測(cè)器CR-39提供背景光；圖像獲取模塊，設(shè)置在移動(dòng)模塊上方，用于獲取背景圖像以及待測(cè)量的固體核徑跡探測(cè)器CR-39的圖像；高度調(diào)節(jié)模塊，用于沿第三方向調(diào)節(jié)圖像獲取模塊的位置；激光光源模塊，設(shè)置在高度調(diào)節(jié)模塊上，用于為待測(cè)量的固體核徑跡探測(cè)器CR-39提供激光光源；圖像處理模塊，用于對(duì)圖像獲取模塊獲取的待測(cè)量的固體核徑跡探測(cè)器CR-39的圖像進(jìn)行處理；掩膜建立模塊，用于根據(jù)對(duì)圖像獲取模塊獲取的圖像建立掩膜；圖像重建模塊，用于對(duì)圖像處理模塊處理過(guò)的圖像進(jìn)行重建；控制模塊，用于控制移動(dòng)模塊、背景光源模塊、高度調(diào)節(jié)模塊、圖像獲取模塊、激光光源模塊、圖像處理模塊、掩膜建立模塊以及圖像重建模塊。