1、子体的控制。但是，通过经验这种方式，很容易出现各种不确定的因素，特别对于超导托卡马克这种装置，十分需要种可靠的，来实现对等离子体的有效控制。而图像采集系统，恰好能够满足这些需求。由于成像系统，不会受到电磁场的干扰，同时也不会对托卡马克中的等离子体产生影响，所以，完全可以用成像系统来采集托卡马克中等离子体放电图像，采集到的图像能够准确的反映出等离子体在各个时刻的位置和形态，为科研人员计算等离子体各个时刻的情况，提供精确的实验数据。万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究图像采集系统的要求由于托卡马克中等离子体放电的过程非常快，所以对图像采集系统的拍摄速度储存速度传输方式等都有定的要求，因此对图像采集系统需要有以下几个要求成像系统的采集速度必须在帧每秒以上在保持高采集频率的基础上，采集的图像必须是高分辨率的具有触发采集的功能，即能通过科。
2、集的工控机发出信号或参数信号，以及向中央定时器发送触发信号，中央定时器收到触发信号之后，将信号传递给硬件系统，激活图像采集系统，开始进行图像采集，当采集结束之后，再由总控制台发出信号，让采集系统停止运转。在进行信号控制和图像传输是采取的是协议，集体的通信协议如表，表所示。表基于通信协议中央控制系统分控系统放电参数以字符串形式传递,多个参数以分隔符”,”隔开发送整型数,表示需开辟内存的大小接收整型数,开辟大小的内存空间发送控制参数字符串接收控制参数字符串等待传输完毕信号发送传输完毕信号断开连接,通信结束断开连接,通信结束如分控系统需对内部进行巡检,则在巡检完毕后向总控系统返回完成信息表基于的通信协议中央控制系统分控系统端口号放电参数以字符串形式传递“炮号，放电长度”发送控制参数字符串接收控制参数字符串断开连接,通信结束断开连接,通信结束为。
3、的数据。万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究第二章图像采集系统在超导托卡马克装置中，有很多数据采集系统，比如磁探针单匝环等等。研究人员通过对数据采集系统采集到的数据进行分析和运用计算模型，推演出中等离子体各种时刻的具体状态。由于在等离子体在上升的过程中，其的不稳定性会造成等离子体的碰壁，以至于使它等离子体放电被中断，又因为该阶段等离子体没有处于平衡的状态，平衡理论在此阶段是不适用。虽然能用模拟放电软件对这段时间内的参数进行假设，但是这些都与真实的等离子体特性有很大的差异。所以，在这段时间内大都根据实验人员的经验，结合程序控制的方法来实现对等离子体的控制。为了更加精确的对等离子体控制进行研究，需要知道放电过程中，等离子体的具体形态，基于此，搭建了图像采集系统。图像采集系统简介，又称为电荷耦合探测器，是种二维辐射测量探测器，它有很多。
4、研人员的控制，使采集的图像能和其他数据的采集，在时间上实现同步，并能按要求进行预览能够进行连续采集，托卡马克进行放电时，是集中在段时间内进行多次放电，所以要求能够连续的采集等离子体图像并存储图像采集的可控性，采集过程中，可能需要停止或中断等离子体图像的采集。为了满足上述的要求，必须采用了合适的高速，来搭建该图像采集系统，从而获得等离子体放电过程中，等离子体的具体位置。根据实际的要求，最后选取了生产的高速来用于该图像采集系统的搭建。图像采集系统硬件组成结构图像采集系统的硬件结构示意图如图所示。由该示意图可知，图像采集系统主要分为实验大厅控制室和总控制台三个部分。高速安装在第部分，即实验大厅中，其受到大厅内指定的工控机控制。图图像采集系统硬件架构框图万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究图像采集系统的运行流程为首先由总控制台向负责图像。
5、万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究论文结构及内容第章为引言，介绍能源的定义以及分类核聚变研究的发展历史我国核聚变发展简介和本论文研究的背景。第二章介绍图像采集系统第三章主要介绍等离子体边缘提取处理算法，作为后续计算的基础。第四章主要介绍基于图像处理的上升段等离子特性研究方法。第五章为结论和对工作展望。万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究目录基于图像处理的上升段等离子体特性研究摘要论文结构及内容目录第章绪论能源的现状能源的定义与分类能源的现状受控核聚变发展的历史国际受控核聚变的发展史磁约束核聚变初期的各种装置我国受控核聚变的发展史选题背景本文主要研究内容第二章图像采集系统图像采集系统简介图像采集系统的要求图像采集系统硬件组成结构摄像机特性和主要参数摄像机的工作原理摄像机的图像读。
6、本人承担。学位论文作者签名日期年月日万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名指导教师签名日期年月日日期年月万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究基于图像处理的上升段等离子体特性研究摘要在装置中，等离子体放电般分成四个阶段电离和雪崩阶段低电子温度下电流增大阶段中等电子温度下电流增大阶段和等离子体平顶区。本文主要研究第二个阶段，该阶段的等离子体刚被击穿，在这小段时间内，怎样实现对。
7、验这种方式，很容易出现各种不确定的因素，特别对于超导托卡马克这种装置，十分需要种可靠的，来实现对等离子体的有效控制。为了解决此问题，科研人员进行了各种方法的探索。其中，运用高速来研究托卡马克中快速物理现象的诊断办法，已经逐渐在各种托卡马克装置上开始运用。但是，利用高速成像，来对托卡马克等离子体上升阶段的等离子体位置反馈控制的研究还不多，不够深入。该方法，在托卡马克放电初期的研究十分重要，能够通过的成像得到等离子体的实际位置，为更好的控制等离子体的研究提供有力的支持。万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究本文主要研究内容本文提出种将物理手段和探针检测相结合，通过图像处理和模拟计算来研究上升段等离子体特性的方法。该方法主要分为以下几个步骤运用快速的图像采集系统，对托卡马克中的等离子体放电过程进行图像采集将采集的等离子体放电图像，采用基。
8、行回放。的详细性能参数，如表所示。表特点及性能参数传感器类型彩色传感器最大分辨率像素尺寸万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究分类号学校代码学号东华大学硕士学位论文基于图像处理的上升段等离子体特性研究姓名余远春指导老师罗家融教授东华大学理学院应用物理系申请学位级别硕士学科专业名称光学工程论文提交日期年月论文答辩日期年月培养单位东华大学理学院应用物理系学位授予单位东华大学答辩委员会主席万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由。
9、取图像存储接口的选取接口接口以太网接口总结第三章等离子体放电图像边缘的提取图像储存格式简介图像增强万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究灰度变换直方图均衡化等离子体图像灰度化基于阙值改良的算法的等离子体图像边缘识别阙值分割离子体图像边缘识别等离子体图像边缘拟合边缘数据的筛选等离子体边缘拟合总结第四章等离子体上升段控制研究计算等离子体中心位置计算标定方法等离子体实际位置最小二乘法曲线拟合拟合结果等离子体上升段放电特性分析测量系统极向场系统电磁测量系统反馈控制计算等离子体反馈计算原理真空室涡流求解涡流求解物理模型数据筛选和涡流求解数据筛选涡流的计算等离子体中心水平和垂直场的求解求解模型等离子体中心水平场和垂直场计算结果线圈电流计算托卡马克电路模型计算结果总子体，目前般是通过科研人员的经验，调整些参数，实现对等离子体的控制。但是，通过经。
10、点，包括灵敏度高使用方便并且能直接看到探测结果等等，所以十分适合用来采集托卡马克中等离子体的图像。随着技术的不断改进和发展，拍摄的帧数处于不断的增加之中，已经完全满足托卡马克中等离子体图像采集的要求。所以越来越多的研究人员，开始使用来对等离子体的形态进行研究。由于的各种优点，依托于成像对托卡马克中等离子体对的研究已经成为各种不同的托卡马克装置新的诊断技术。托卡马克放电的初始阶段，由于等离子体被击穿，而且其电流形成过程很复杂同时，在托卡马克的装置的真空室中，受等离子体电流的影响，产生的涡流，也会对等离子体的电流产生较大的影响，所以仅仅通过测量到的数据，是无法有效的实现对等离子体的控制。在这个阶段，因为等离子体没有处于平衡的状态，所以平衡理论在此阶段是不适用的。为了有效控制该阶段的等离子体，目前般是通过科研人员的经验，调整些参数，实现对等离。
11、阙值改良的的算法提取等离子图像进行等离子体边缘的位置信息，通过等离子体的实际位置对提取的边缘信息做筛选后，将筛选的数据用最小二乘法进行拟合，从而得到等离子体在图像中的位置采用标定图像的方法得到标定信息，结合等离子体图片中的位置，计算出等离子体在真空室随时间变化的实际位置运用单匝环和磁探针的原理，在极向场线圈电流平顶端，计算出单匝环和磁探针的数据与测量数据，筛选精确度高和数据量合适的数据运用真空室涡流和等离子体中心的水平场垂直场求解模型，对真空室的涡流和等离子体水平场垂直场进行求解将等离子体中心的水平场垂直场按需要进行调整，结合托卡马克的电路方程求解模型，反解出相应的线圈电流的大小，并与原线圈电流做对比，得出变化数据。本文所提出的的方法，不仅能为研究人员更好的控制等离子体提供数据参考，还能根据科研人员的要求，添加限制条件得到研究人员所需要。
12、了满足图像采集系统的要求，在硬件上选取了公司生产的高速摄像机专用千兆网卡，以及高性能工控机来组成该图像采集系统的核心器件。万方数据基于图像处理的上升段等离子体特性研究摄像机特性和主要参数为了达到该图像采集系统的要求，最终选取了高速摄像机如图是该摄像机实物图，它是由是加拿大公司制造的，选取该摄像机，主要其有以下几个优点不仅能满足图像采集系统的采样速度，成像质量，它还有体积小，重量轻，灵敏度高的特点该摄像机的镜头型号是通用的，能根据需要，采用不同的镜头该高速适用不同的操作系统，对硬件要求低，也可以用笔记本进行控制图相机正面图图相机背面该相机不仅能将采集到的图像存储到其内部的中，还能将信号发给检测终端，方便科研人员观察拥有多种操作模式，比如触发控制模式脉冲控制模式等为了更好的传输数据，拥有千兆网的接口由于该摄像机有足够的内存，可以方便的对图像。
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