基于数字图像关联法测量光镊实验中微粒的位移开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

光镊技术作为一种非接触式操控微粒的技术，在生物学、物理学、化学等领域有着广泛的应用。

准确测量微粒在光镊作用下的位移对于研究微观力学、生物力学等方面具有重要意义。

本选题旨在研究基于数字图像关联法测量光镊实验中微粒位移的方法，以提高位移测量的精度和效率。

2. 本选题国内外研究状况综述

微粒位移测量是许多科学领域中的一个基本问题，多年来人们一直在探索和改进各种测量方法。

随着数字图像处理技术的快速发展，基于图像分析的位移测量方法得到了越来越广泛的应用，其中数字图像关联法（dic）凭借其非接触、全场测量、精度高等优点，在微粒位移测量领域展现出巨大的潜力。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面：1.数字图像关联法：深入研究数字图像关联法的基本原理、算法分类、亚像素搜索算法以及误差分析，为后续微粒位移测量奠定理论基础。

2.光镊实验系统搭建与标定：搭建一套基于光镊技术的微粒操控和位移测量系统，包括光镊光路搭建、光阱刚度标定以及系统性能测试，确保实验平台的可靠性和稳定性。

3.基于dic的微粒位移测量方法：开发基于dic的微粒位移测量算法，包括图像预处理方法、dic算法参数选择以及微粒位移计算方法，并通过模拟实验和实际实验验证算法的精度和效率。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法。

首先，通过查阅文献和理论推导，深入研究数字图像关联法的基本原理、算法实现以及误差分析，为后续研究奠定理论基础。

其次，利用matlab等软件进行数值模拟，设计不同的实验场景，模拟微粒在光镊作用下的运动轨迹，并利用dic算法进行位移测量，分析算法的精度和效率，优化算法参数。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.将数字图像关联法应用于光镊实验中微粒位移的测量，提出了一种新的、非接触、高精度的微粒位移测量方法。

2.研究不同dic算法参数对位移测量结果的影响，优化算法参数，提高测量精度。

3.结合实验结果，分析误差来源，并提出相应的改进措施，提高测量结果的可靠性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.孙华燕，尤政，李艳秋. 基于数字图像相关方法的微位移测量技术[j]. 光学仪器, 2021, 43(3): 74-80.

2.张强，张以谟. 光镊技术原理、应用及发展[j]. 激光与光电子学进展, 2017, 54(1): 184-198.

3.刘俊，刘震，饶伟伟，等. 基于数字图像相关的光镊微球位移测量[j]. 光学学报, 2022, 42(11): 1112001.