專利名稱：離子速度切片成像圖像的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離子速度成像領(lǐng)域，尤其涉及一種離子速度切片成像數(shù)據(jù)的處理方 法。
背景技術(shù)：
離子速度成像是在飛行時間質(zhì)譜儀的裝置中以位置敏感的微通道板作為探測器， 其后連接熒光屏和(XD(電荷耦合器件)相機(jī)實(shí)現(xiàn)的。通過離子透鏡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對光致電離 解離過程中產(chǎn)生的位置不同，但速度、荷質(zhì)比相同的離子的聚焦成像。離子速度切片成像技 術(shù)是在離子速度成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是通過調(diào)節(jié)離子透鏡的電場，使離子云有一 定的展寬，然后再利用超快質(zhì)量門進(jìn)行探測，進(jìn)而得到反映每一時間光致電離解離產(chǎn)物的 速度分布和角度分布的圖像，即切片成像?，F(xiàn)有軟件中有很多都能對圖像進(jìn)行處理，但是沒有專門針對離子速度切片成像圖 像的。并且實(shí)際中，CCD相機(jī)的像素不可能無窮大，所得到的強(qiáng)度圖像是離散的矩陣化圖形， 因此只能通過矩陣化的數(shù)據(jù)處理方法對圖形進(jìn)行分析，得到其中包含的物理量信息。此外，離子信號在光致電離解離過程中會因速度分布造成圖像加寬，這種加寬會 對速度分布的計算帶來誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題之一。為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種能夠高精度獲得離子速度切片成像圖像預(yù)定物理 量的圖像處理方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種離子速度切片成像圖像的處理 方法，所述處理方法包括以下步驟a)將離子速度切片成像所得圖像的強(qiáng)度矩陣進(jìn)行優(yōu)化 處理，以得到優(yōu)化的強(qiáng)度矩陣；b)對所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣進(jìn)行矩陣變換，從而獲得圖像的半 徑矩陣和角度矩陣；c)分別計算所述半徑矩陣對應(yīng)的速度積分和所述角度矩陣對應(yīng)的角 度積分，以得到離子解離過程中的速度分布和角度分布；以及d)利用所述角度矩陣對所述 角度積分進(jìn)行擬合，得到離子解離過程中的各向異性參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述步驟a包括通過離子速度切片成像所得圖像 的強(qiáng)度矩陣中相鄰像素點(diǎn)之間的強(qiáng)度差值確定并去除圖像中的奇異點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述步驟a包括利用二維圖形去卷積去除離子速 度切片成像圖像存在的速度展寬，以恢復(fù)圖像原始寬度。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述步驟b包括設(shè)置離子速度切片成像所得圖像 對應(yīng)的中心坐標(biāo)為原點(diǎn)；根據(jù)所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣對應(yīng)的每個像素強(qiáng)度坐標(biāo)，根據(jù)直角坐標(biāo) 到極坐標(biāo)變換公式計算其對應(yīng)的半徑和角度；以及由每個像素點(diǎn)對應(yīng)的半徑和角度分別對 應(yīng)構(gòu)成所述半徑矩陣和所述角度矩陣。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，計算所述半徑矩陣對應(yīng)的速度積分包括將位于單
3位半徑內(nèi)且角度不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，計算所述角度矩陣對應(yīng)的角度積分包括將位于單 位角度內(nèi)且半徑不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述步驟d采用最小二乘算法進(jìn)行擬合得到所述各 向異性參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述處理方法運(yùn)行在matlab程序平臺上。本發(fā)明通過矩陣化的數(shù)據(jù)處理方法對圖形進(jìn)行分析，去除實(shí)驗中的噪音，優(yōu)化圖 像，積分并求解出光致電離解離過程中速度分布、角度分布以及各向異性參數(shù)0值。本 發(fā)明不僅提供了一種對離散的矩陣化的離子速度切片成像圖像進(jìn)行處理的方法，還能夠快 速、準(zhǔn)確地得到圖像所反應(yīng)出來的光致電離解離過程中的上述物理量。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明離子速度切片成像圖像的處理方法的步驟流程圖；圖2為本發(fā)明圖像處理方法的優(yōu)化預(yù)處理步驟的實(shí)施例流程圖；圖3為本發(fā)明圖像處理方法的坐標(biāo)變換步驟的實(shí)施例流程圖；圖4為本發(fā)明圖像處理方法的速度積分步驟的實(shí)施例流程圖；圖5為本發(fā)明圖像處理方法的角度積分步驟的實(shí)施例流程圖；圖6為本發(fā)明圖像處理方法的各向異性參數(shù)0值擬合步驟的實(shí)施例流程圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的離子速度切片成像的原始圖像示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的離子速度切片成像的優(yōu)化處理圖像示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理方法輸出的速度積分示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理方法輸出的角度積分示意圖；以及圖11為本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理方法輸出的擬合0值示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。參考圖1，該圖為本發(fā)明離子速度切片成像圖像的處理方法的步驟流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的圖像處理方法包括在利用CCD相機(jī)得到的離子速度切片成 像所得原始圖像，即離散的矩陣化圖形之后，首先對該矩陣化數(shù)據(jù)對應(yīng)的強(qiáng)度矩陣進(jìn)行優(yōu) 化處理(步驟102)，以得到優(yōu)化的強(qiáng)度矩陣。接著，對所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣對應(yīng)的處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣變換(步驟104)，從而獲 得圖像的半徑矩陣和角度矩陣。關(guān)于矩陣變換的步驟可以參考下文的具體實(shí)施例。然后，對矩陣變換得到的半徑矩陣和角度矩陣分別計算其對應(yīng)的積分，S卩，對半徑
4矩陣進(jìn)行對應(yīng)的速度積分(步驟106)，以及對角度矩陣進(jìn)行對應(yīng)的角度積分(步驟108)， 以分別得到對應(yīng)的速度積分矩陣和角度積分矩陣，進(jìn)而得到速度切片成像圖像中所反映出 來的離子信號在解離過程中的速度分布和角度分布。在得到角度積分矩陣后，再將角度矩陣對所得的角度積分進(jìn)行擬合，從而得到離 子信號解離過程中的各向異性參數(shù)3。下面，將結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明對離子速度切片成像圖像的處理方法的原理 作出詳細(xì)說明。參考圖2，該圖為本發(fā)明圖像處理方法的優(yōu)化預(yù)處理步驟102的實(shí)施例流程圖，圖 2的實(shí)施例是確定離子速度切片成像的原始圖像I中的奇異點(diǎn)，并消除的步驟。由于大氣中宇宙射線無處不在，導(dǎo)致在成像圖像中存在十分突兀的點(diǎn)，稱之為奇 異點(diǎn)。這種奇異點(diǎn)對后續(xù)的圖像處理帶來嚴(yán)重誤差，因此本發(fā)明需要從成像圖像中找出這 些奇異點(diǎn)并進(jìn)行去除。具體來說，如圖2所示，首先對原始圖像I對應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣的下角標(biāo)i、j，即矩陣 每點(diǎn)數(shù)據(jù)的橫、縱坐標(biāo)值進(jìn)行初始化(步驟202)。然后，通過i、j加1的方式，從原始圖像 I矩陣的數(shù)據(jù)Iu開始，逐一依次對原始圖像I矩陣的各個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(步驟204)，其中 原圖像矩陣可看作強(qiáng)度矩陣。對于矩陣的每點(diǎn)數(shù)據(jù)Ii, r判斷數(shù)據(jù)Ii, j與相鄰點(diǎn)的差值是否大于預(yù)定閾值M(步 驟206)，其中M是去宇宙射線的判斷值，即差值大于M的認(rèn)為是奇異點(diǎn)。這里，相鄰點(diǎn)是以 數(shù)據(jù)Iq為中心與其鄰近的幾個點(diǎn)，關(guān)于相鄰點(diǎn)數(shù)量的確定，由使用者根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定， 設(shè)定值為相鄰點(diǎn)橫縱坐標(biāo)與Iu坐標(biāo)相差的數(shù)值，一般設(shè)為1。若在步驟206中判斷差值大于M，則以該相鄰點(diǎn)的平均值賦予數(shù)據(jù)Iy (步驟208)， 即通過差值判斷的方法，以相鄰點(diǎn)之間的強(qiáng)度差值來確定奇異點(diǎn)，并用附近的平均值代替 奇異點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)值，從而消除奇異點(diǎn)噪音。通過依次將強(qiáng)度矩陣每個點(diǎn)的下角標(biāo)i，j與圖像矩陣默認(rèn)的大小N進(jìn)行比較(步 驟210)，從而重復(fù)步驟204到步驟210，直至完成整個矩陣數(shù)據(jù)的奇異點(diǎn)搜索和消除。此外，由于超聲分子束的飛行方向與飛行時間質(zhì)譜(T0F)的方向是垂直的，所以 分子束在沿氣束飛行方向的速度展寬會使成像圖像沿氣束方向變寬，使圖像失真。所以除 了圖2實(shí)施例的奇異點(diǎn)消除步驟之外，本發(fā)明的矩陣優(yōu)化預(yù)處理步驟還可以包括利用去卷 積的方法來去除速度分布所導(dǎo)致的圖像加寬，恢復(fù)圖像的原始寬度，從而避免速度展寬對 后續(xù)計算速度分布物理量造成的誤差影響。具體地，用去卷積方法去除圖像加寬，需要得到加寬矩陣h，這個矩陣h是通過高 斯函數(shù)擬合某方向(這個方向上除了溫度和儀器帶來的速度加寬之外，不包括其他反映化 學(xué)性質(zhì)的加寬)上的圖像強(qiáng)度隨坐標(biāo)的變化得到的，為簡便起見，這里每一次取的加寬矩 陣h都是原圖像矩陣的一列，可以多次取平均，然后用高斯函數(shù)擬合，得到擬合函數(shù)存儲到 h. txt文件中，等待后續(xù)調(diào)用。本發(fā)明在現(xiàn)有matlab程序平臺的基礎(chǔ)上，利用該平臺附帶的二維圖像去卷積工 具‘deconvlucy’結(jié)合圖像矩陣I和加寬矩陣h來去除速度展寬的影響。因此，通過上述去除圖像中的噪音、去除卷積的原始圖像優(yōu)化處理，可獲得更真實(shí) 反映原始圖像的矩陣數(shù)據(jù)，從而在后續(xù)速度分布、角度分布等物理量的求解處理，能夠獲得
5更精確的計算結(jié)果?，F(xiàn)在參考圖3，該圖為本發(fā)明圖像處理方法的坐標(biāo)變換步驟的實(shí)施例流程圖。如圖所示，對于優(yōu)化預(yù)處理后得到的圖像I’，與圖2的步驟202和204類似，仍結(jié) 合步驟302和步驟304從圖像I’矩陣的數(shù)據(jù)I’ u開始，逐一依次對圖像I’矩陣的各個數(shù) 據(jù)進(jìn)行后續(xù)步驟306的處理。S卩，在步驟306中，根據(jù)計算I’ i,」這點(diǎn)的半徑和角度分別賦 予給半徑矩陣R中的和角度矩陣A中的Am。其中，半徑矩陣R和角度矩陣A是分別用 于存放半徑信息和角度信息的矩陣。具體來說，以圖像I’的中心坐標(biāo)為原點(diǎn)，根據(jù)每個像素I’ M的坐標(biāo)(X，y)，根據(jù)
直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)變換公式，例如由公式
和
計算它們的半徑r和角
度0，并分別保存為半徑矩陣和角度矩陣。原圖像矩陣I’可看作強(qiáng)度矩陣，這三個矩陣的 行列相互關(guān)聯(lián)構(gòu)成每個像素的強(qiáng)度、半徑和角度。相當(dāng)于用了三個二維矩陣，實(shí)現(xiàn)三維矩陣 的作用類似于圖2的步驟210，通過步驟308的判斷，相應(yīng)地重復(fù)步驟204到步驟210，從 而依次將強(qiáng)度矩陣每個點(diǎn)的下角標(biāo)i，j進(jìn)行坐標(biāo)變換處理，直至完成圖像I’對應(yīng)整個矩陣 數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換。圖4和圖5分別顯示了本發(fā)明圖像處理方法的速度積分和角度積分步驟的實(shí)施例 流程圖。如圖4所示，對于矩陣坐標(biāo)變換得到的半徑矩陣R和處理后圖像矩陣I’，與圖2 的步驟202和204類似，結(jié)合步驟402和步驟404從圖像矩陣I，的數(shù)據(jù)I，u和半徑矩陣 R的數(shù)據(jù)Ru開始，逐一依次對圖像矩陣I’以及半徑矩陣R的各個數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)步驟的處 理。即，在步驟406和408中，將0作為初始值賦值給n，或者在循環(huán)中對n進(jìn)行自加1。然后，前進(jìn)到步驟410，判斷Ry是否位于循環(huán)次數(shù)n、n+l與積分單元的乘積之間。 積分單元的單位是像素，可以根據(jù)使用者需求調(diào)節(jié)，一般設(shè)為1，即為單位半徑。步驟410判 斷的目的是判斷當(dāng)前強(qiáng)度I’ u所對應(yīng)的半徑Ry是在哪個積分單元，以便進(jìn)行求和。若否，表示強(qiáng)度所對應(yīng)的半徑Ry不在第n個積分單元內(nèi)，則返回至步驟408， 并重復(fù)后續(xù)步驟。若是，則將I’M累加到速度積分矩陣(步驟412)。即，把半徑在同一個小的 區(qū)域范圍內(nèi)的(即單位半徑)、但角度不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。接著，判斷(n+1)與積分單元的乘積是否不小于圖像最大半徑，即N*N的圖像中能 形成的最大圓環(huán)半徑(步驟414)。步驟414用于判斷當(dāng)前第n個積分單元所處的半徑位 置，以防止出現(xiàn)死循環(huán)。若否，表示當(dāng)前第n個積分單元在圖像中，則返回至步驟408。否則，表示當(dāng)前第n 個積分單元已經(jīng)到達(dá)圖像邊緣，完成一次半徑積分求和，并前進(jìn)至步驟416，將矩陣下角標(biāo) i，j與矩陣的大小N進(jìn)行比較，以判斷是否完成整個矩陣數(shù)據(jù)的速度積分處理(步驟416)。這樣，通過上述步驟，將位于單位半徑內(nèi)且角度不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和，從而計 算半徑矩陣R對應(yīng)的速度積分矩陣。在圖5所示的角度積分步驟中，所需的是矩陣坐標(biāo)變換得到的角度矩陣A和處理 后圖像矩陣I’。并且在圖5中，步驟502到步驟508與圖4的步驟402到步驟408類似，這里不再贅述。與圖4步驟不同的是，圖5的步驟510中積分單元單位是角度，即單位角度，并且 該步驟執(zhí)行的是判斷角度矩陣中像素數(shù)據(jù)、是否位于循環(huán)次數(shù)n、n+l與積分單元的乘積 之間。若是，則將I’M累加到角度積分矩陣！；中(步驟512)。即，把角度在同一個小的 區(qū)域范圍內(nèi)的(即單位角度)、但半徑不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。并且，在步驟514中接著判斷(n+1)與積分單元的乘積是否不小于360度，判斷當(dāng) 前第n個積分單元所處的角度位置，以防止出現(xiàn)死循環(huán)。若否，表示當(dāng)前第n個積分單元在一次圓周循環(huán)中，則返回至步驟508。否則，表示 當(dāng)前第n個積分單元已經(jīng)完成一次圓周循環(huán)，完成一次角度積分求和，并前進(jìn)至步驟516， 將矩陣下角標(biāo)i，j與矩陣的大小N進(jìn)行比較，以判斷是否完成整個矩陣數(shù)據(jù)的角度積分處 理(步驟516)。這樣，通過上述步驟，將位于單位角度內(nèi)且半徑不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和，從而計 算角度矩陣A對應(yīng)的角度積分矩陣T。下面，參考圖6，該圖為本發(fā)明圖像處理方法的各向異性參數(shù)0值擬合步驟的實(shí) 施例流程圖。如圖6所示，首先，擬合各向異性參數(shù)0值需要角度積分得到的矩陣T，即實(shí)驗值。 步驟602、604和606是對各向異性參數(shù)3、歸一化系數(shù)P和角度0賦予初始值，在循環(huán)中 對這三個值進(jìn)行加法運(yùn)算。其中各向異性參數(shù)0的取值范圍是-1到2之間，歸一化系數(shù) P的取值范圍是0.001到10之間，角度0的取值范圍是0到360度之間。在步驟608中，由公式1(9) = P(4 3i)^[l+^P2(cos 0 )]求出對應(yīng)不同各向 異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P的角度積分的理論值(其中P2是二階Legendre多項式，
計算理論值1(0)與實(shí)驗值T(0)的差值平方。并把這些差值平方放
入到關(guān)于e、P參數(shù)的二維向量矩陣c(0，p)中求和，即通過預(yù)定間隔依次循環(huán)e、p和e 參數(shù)，求出每一個0和p對應(yīng)的所有角度e的求和。然后，判斷角度e是否小于360度(步驟610)。若否，表示在當(dāng)前各向異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P下的理論值和實(shí)驗值的差值平 方和還未完成，則返回至步驟606。否則，表示在當(dāng)前各向異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P下的理論值和實(shí)驗值的差值平 方和已經(jīng)完成，前進(jìn)至步驟612，比較各向異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P是否已經(jīng)超出其取 值范圍，以判斷是否完成對于所有不同各向異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P的角度積分理論值 1(e)與實(shí)驗值T(0)差值平方和的計算。這樣，通過上述步驟得到了對于所有不同各向異性參數(shù)0和歸一化系數(shù)P的角度 積分理論值1(9)與實(shí)驗值T(e)差值平方和，并在步驟614中，選取C矩陣中最小值對應(yīng) 的3值即為擬合值。下面，結(jié)合具體的示例以及matlab平臺對本發(fā)明的離子速度切片成像圖像的處 理方法進(jìn)行說明。以氧氣離子的某個電子態(tài)的振動基態(tài)B2 E E_，v = 0為例，在此電子態(tài)、振動態(tài)上02+離子解離生成0+，即 1、導(dǎo)入數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步處理。將該圖像對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件輸入到matlab程序中并運(yùn)行，從而數(shù)據(jù)導(dǎo)入界面如圖7 所示，其中原始圖像如圖7左圖框所示。通過改變“圖像最小值增加值”和“圖像最大值增加值”，調(diào)節(jié)圖像顯示的對比度； “圖像旋轉(zhuǎn)角度”是以角度為單位旋轉(zhuǎn)圖像，輸入完這三個參數(shù)后，點(diǎn)擊“繪制圖像”可在左 圖框中觀察到調(diào)節(jié)后的結(jié)果。為達(dá)到比較好的圖像效果，以上三步可重復(fù)多次。接著，點(diǎn)擊 “結(jié)果輸出”按鈕，這步是將調(diào)整后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到臨時文件，以備后續(xù)數(shù)據(jù)處理。然后，從圖像中讀出必要的各個參數(shù)，包括a、環(huán)圓心坐標(biāo)，用以確定環(huán)的中心；b、誤符合范圍坐標(biāo)，做速度積分和角度積分時需要去掉的范圍；c、母體離子誤符合范圍坐標(biāo)，去宇宙射線是避免去掉的范圍；d、背景值。至此，數(shù)據(jù)初步處理已完成。2、圖像處理點(diǎn)擊上圖7中的“圖像處理”按鈕，進(jìn)入圖像處理界面，如下圖8所示通過適當(dāng)設(shè)置“去宇宙射線的步長”、“去宇宙射線的幅度”、“圖像最小值增加值” 和“圖像最大值減小值”來去除原始實(shí)驗數(shù)據(jù)中的宇宙射線，將環(huán)移至圖像中心，并利用 matlab 二維圖像去卷積。點(diǎn)擊“圖像處理”，從左圖框中可以觀察到設(shè)置不同參數(shù)所得到的 結(jié)果。達(dá)到滿意圖像后，點(diǎn)擊“結(jié)果輸出”，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到臨時文件，以備后續(xù)數(shù)據(jù)處理，同時 跳轉(zhuǎn)界面到圖7。至此，圖像處理已完成。3、速度積分點(diǎn)擊圖7中的“速度積分”，進(jìn)入速度積分界面，如下圖9所示通過設(shè)置“速度積分單位長度”、“速度積分角度最小值” “速度積分角度最大值”和 “橫坐標(biāo)轉(zhuǎn)化因子”來得到所要求精度和范圍的速度積分?！八俣确e分單位長度”控制精度， “速度積分角度最小值”和“速度積分角度最大值”共同控制速度積分的角度范圍?！皺M坐標(biāo) 轉(zhuǎn)化因子”是用來選擇橫縱坐標(biāo)單位，為pixels、m/s或者eV，對結(jié)果無本質(zhì)影響，此因子是 由圖像校準(zhǔn)得到的。以上設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“速度積分”，從左圖框中直接可看到積分結(jié)果。 然后點(diǎn)擊“結(jié)果輸出”，將速度積分結(jié)果輸出到文件中，同時跳轉(zhuǎn)界面到圖7。此時，速度積 分已完成。4、角度分布點(diǎn)擊圖7中的“角度積分”將得到角度分布界面，如下圖10所示與速度積分類似，通過設(shè)置“角度積分單位長度”、“角度積分半徑最小值”和“角 度積分半徑最大值”來得到所要求精度和范圍的角度積分。以上設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“角度積 分”，從左圖框中直接可看到積分結(jié)果。然后點(diǎn)擊“結(jié)果輸出”，將角度積分結(jié)果輸出到文件 中，同時跳轉(zhuǎn)界面到圖7。此時，角度積分已完成。5、3值的擬合
點(diǎn)擊圖7中的“ 0值擬合”，進(jìn)入0值擬合界面，如下圖11所示根據(jù)擬合3值的需要，選擇不同的角度范圍。包括0°到360°、0°到180°和 180°到360°。只需點(diǎn)擊圖框上面的按鈕即可完成選擇。接著點(diǎn)擊“0擬合”，將在圖框中 出現(xiàn)擬合結(jié)果。最后點(diǎn)擊“結(jié)果輸出”，將數(shù)值數(shù)據(jù)輸出到文件中。對于不同的速度，可以重 復(fù)4、5兩步，得到不同速度的角度積分及0值。至此，0值的擬合就完成了。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確、高效地處理離子速度切片成像圖像，并獲得圖像中反應(yīng)的物理 量。另外，將本發(fā)明的處理方法在matlab程序上運(yùn)行，采用窗口可視化界面，使得各 參數(shù)的輸入、調(diào)節(jié)簡單易行，并且可以時刻看到調(diào)節(jié)結(jié)果。程序中注意保存了每一步的結(jié)果 輸出文件，使得輸入調(diào)節(jié)過程中不需要額外進(jìn)行記錄。程序運(yùn)行完，可以從輸出文件中輕 松找到所要的結(jié)果。集成了多種處理程序，使對離子速度切片成像圖像的處理能夠一次完 成，大大減少了實(shí)驗數(shù)據(jù)處理的工作量，使實(shí)驗者能輕松、快速、準(zhǔn)確得到圖像中反應(yīng)的物 理量。當(dāng)然，顯然可知本發(fā)明的處理方法不局限于運(yùn)行在matlab程序平臺上，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可以依照本發(fā)明的處理方法的技術(shù)方案相應(yīng)編程算法來進(jìn)行圖像處理。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
一種離子速度切片成像圖像的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟a)將離子速度切片成像所得圖像的強(qiáng)度矩陣進(jìn)行優(yōu)化處理，以得到優(yōu)化的強(qiáng)度矩陣；b)對所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣進(jìn)行矩陣變換，從而獲得圖像的半徑矩陣和角度矩陣；c)分別計算所述半徑矩陣對應(yīng)的速度積分和所述角度矩陣對應(yīng)的角度積分，以得到離子解離過程中的速度分布和角度分布；以及d)利用所述角度矩陣對所述角度積分進(jìn)行擬合，得到離子解離過程中的各向異性參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟a包括通過離子速度切片成 像所得圖像的強(qiáng)度矩陣中相鄰像素點(diǎn)之間的強(qiáng)度差值確定并去除圖像中的奇異點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟a包括利用二維圖形去卷積 去除離子速度切片成像圖像存在的速度展寬，以恢復(fù)圖像原始寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟b包括 設(shè)置離子速度切片成像所得圖像對應(yīng)的中心坐標(biāo)為原點(diǎn)；根據(jù)所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣對應(yīng)的每個像素強(qiáng)度坐標(biāo)，根據(jù)直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)變換公式計 算其對應(yīng)的半徑和角度；以及由每個像素點(diǎn)對應(yīng)的半徑和角度分別對應(yīng)構(gòu)成所述半徑矩陣和所述角度矩陣。
5.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，計算所述半徑矩陣對應(yīng)的速度積分包 括將位于單位半徑內(nèi)且角度不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。
6.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，計算所述角度矩陣對應(yīng)的角度積分包 括將位于單位角度內(nèi)且半徑不同的所有強(qiáng)度進(jìn)行求和。
7.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟d采用最小二乘算法進(jìn)行擬合 得到所述各向異性參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法運(yùn)行在matlab程序平臺上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子速度切片成像圖像的處理方法，包括以下步驟將離子速度切片成像所得圖像的強(qiáng)度矩陣進(jìn)行優(yōu)化處理，以得到優(yōu)化的強(qiáng)度矩陣；對所述優(yōu)化強(qiáng)度矩陣進(jìn)行矩陣變換，從而獲得圖像的半徑矩陣和角度矩陣；分別計算半徑矩陣對應(yīng)的速度積分和角度矩陣對應(yīng)的角度積分，以得到離子解離過程中的速度分布和角度分布；以及利用所述角度矩陣對所述角度積分進(jìn)行擬合，得到離子解離過程中的各向異性參數(shù)。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確、高效得獲得離子速度切片成像圖像的預(yù)定物理量。
文檔編號G06T7/00GK101859431SQ20101017085
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者劉世林, 周曉國, 唐小鋒, 宋磊, 牛銘理 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)