基于图像处理和光谱分析的热辐射特性研究

▎正式科研：1v1线上定制指导

▎项目收获：科研报告、导师推荐信

▎科研补充包：48课时科研基础课+15课时学术写作基础课

01涉及领域

本课题涉及到光学、燃烧学、图像处理、光谱分析、算法优化、热辐射等方面的知识，适合申请物理、机械、能源、环境等相关专业的学生。

02适合人群

有意提高自身知识水平及学术能力的学生;

有意掌握最前沿科研热点及科研方法的学生;

有留学意向、跨专业深造的学生。

03研究前沿性

雾霾是大气中存在大量颗粒物造成的，也是近些年我国始终存在的问题。2018年，煤炭、石油、天然气这三种化石燃料的消耗占我国能源消费总量的85.7%，这直接导致了颗粒物(PM2.5、PM10)成为我国大气的首要污染物。化石燃料燃烧通常会生成大量高温颗粒物，这些颗粒物是怎么生成的?生成多少?没人告诉我，但是我们用基于热辐射的方法“看”到。我们的生活充斥着热辐射，太阳光就是太阳的热辐射。正犹如太阳的热辐射让我们看清这个世界一样，颗粒物的热辐射让我们“看”清他们的真面目。基于热辐射的技术在能源环境等领域有广泛的应用。

04研究介绍

本课题从热辐射的发射、吸收及散射角度帮助学生理解热辐射的概念和参数，建立辐射传递过程的数学模型，模拟计算并实验测量高温颗粒群的辐射、透射以及散射图像。在本项目中，学生会学习对辐射特性参数的计算和测量，模拟并实验采集图像，基于线性代数学习图像处理和光谱分析，掌握此类问题的分析思路。除此之外，本项目还会涉及对相关方法编程能力的训练。

05课题要点

▎课题研究方法

文献阅读，应用场景分析，数学模型的建立和优化方法，算法的编程实现，图像处理和分析。

▎课题难点

需要一定的光学知识、需要一定的编程能力。

06 1V1定制化辅导参考任务

任务一：掌握查阅文献和研究方法

通过查阅文献，确定相关研究方向细节。根据目前文献研究的问题，确定解决思路。通过这一阶段，培养学生查阅文献、发现问题、寻找解决问题思路能力。这一部分能力也是在后续科研中非常重要的。

任务二：掌握热辐射的三种效应及相关的图像处理和光谱分析技术

通过查阅文献，熟悉并掌握热辐射的发射、吸收及散射原理;

掌握热辐射特性研究相关的图像处理和光谱分析技术。

任务三：基于所学方法，编写程序模拟计算，并设计实验

基于热辐射的发射和吸收效应，模拟计算高温颗粒群的辐射及透射图像;

基于散射效应，模拟计算高温颗粒群的散射图像;

设计基于辐射、透射及散射图像进行热辐射特性参数测量的实验。

任务四：进行颗粒物热辐射特性参数的实验测量

利用实验室硬件条件，亲自搭建光学实验平台;

采集并处理实验数据、分析总结结论;

通过本任务培养搭建实验系统、采集处理数据并分析总结的能力。

任务五：项目收尾

撰写整体报告;

准备一次20~30分钟的presentation。