专利名称：介质阻挡放电照相中颜色的控制方法
技术领域：
本发明属于大气中的气体放电在图象提取技术中的应用领域，涉及一种新型的非平面图案的获得技术和人体指纹获取技术，特别涉及一种关于介质阻挡放电照相中放电颜色的控制方法。
根据申请人进行的检索资料，与本发明相关或接近的现有技术资料如下1.一种采用μs脉冲宽度放电技术的硬币图案提取方法。这种介质阻挡放电照相技术，由于采用的电脉冲的宽度是μs级的，所以得到的图案不是很清晰。同时未涉及颜色的控制。(David G.Boyers and Willian A.Tiller，“CoronaDischarge Photography”，J.Appl.Phy.Vol.44，No.7，p3102-3112，1973.)2.一种采用μs脉冲宽度放电技术的人体指纹提取方法。该报导只给出了指纹放电的边缘部分，指纹图象不完整。同时未涉及颜色的控制。(JohnO.Pehek，Harry J.Kyler，David and L.Faust，“Image Modulation in CoronaDischarge Photography”，Science，Vol.194，No.4262，p263-270，1976.)3.一种采用μs脉冲宽度放电技术的彩色硬币图案提取方法。该报导只谈到在介质阻挡放电下的光辐射与无介质时放电光辐射颜色的区别，尚未涉及在介质存在时的放电颜色的控制问题。(E.Halahni and L.Kronik，“Color CoronaDischarge Images”，IEEE Trans.on Plasma Science，Vol.24，No.1，p87-88，1996.)
4.一种环状金属和植物叶片的图案提取方法。未涉及颜色的控制问题。(C.kwark and C.W.Lee，“Experimental Study of Real Time Corona DischargeImaging System”，Electronics Letters，Vol.229，No.2，p172-175，1993.)5.一种直接将图象显示在非感光的介质纸上，获得硬币、钥匙牌图案的方法。该报导是一种采用水作为电极的介质阻挡放电图象提取技术，在提取过程中花费时间较长，图象不是很清晰，不涉及颜色控制问题。(David T.Markus andT.S.Lee，“A Method of Direct Corona Imaging on a Dielectric Transparency”，IEEE Trans.on Industry Applications，Vol.32，No.4，p832-836，1996.)6.一种基于高压ns脉冲放电技术的图案获得方法，样品为硬币、植物叶片。图象虽然清晰，但为单色。同时未涉及颜色的控制。(①翁明，徐伟军等，“高压快速脉冲放电成像技术的实验研究”，真空电子技术，No.2，p24-26，1998.②徐伟军，翁明等，“Lichtenberg.Figures技术的新应用”，电工电能新技术，Vol.18，No.1，p36-38，1999.③翁明，徐伟军等，“电晕放电成像机理的研究”，西安交通大学学报，Vol.32，No.11，p17-23，1998.④翁明，陈启升，吴日赐，“曝光量对介质阻挡照相的影响”，高压电器，vol.37.no.1，p14-16，2001年2月。)7.一种基于高压ns脉冲放电技术的图案获得方法，样品为人体指纹。图象虽然清晰、完整，但为单色。同时未涉及颜色的控制。(①翁明，徐伟军，郑华，郑德修，沈春斌，吴日赐“介质阻挡放电照相技术的应用”，西安交通大学学报，vol.35，no.10，p1020-1023，2001年10月.②翁明，徐伟军，郑华，“一种新型人体指纹提取方法的研究”，真空电子技术，No.6，p46-48，2001.12.③翁明，徐伟军，林静，郑华，“基于介质阻挡放电原理的指纹提取技术”，光电子·激光，Vol.13，No.8，2002年8月，p828-830.)上述报导中各种方法都未涉及到放电中颜色的控制问题，本发明涉及的是一种基于介质阻挡放电照相原理的图象获得新技术，它在固体非平面图象的获得领域将有着极大的应用前景。这种技术为当今图象信息处理提供了一个崭新的途径。但是单色的照相技术限制了它的发展，因此，研究该技术的彩色化是十分必要的。
本发明所采取的技术方案是，采用调整脉冲宽度，控制照相中颜色的变化，包括以下方式(1)金属硬币的放电颜色的控制控制被照样品与感光介质之间距离为20μm～50μm，调节脉冲输出幅度合适，曝光时间3s～6s；1)需要单独出现纯蓝色脉冲宽度取ns量级1ns～5ns，脉冲幅度取3000V～5000V；2)需要同时出现蓝、红二色脉冲宽度取μs量级为1μs，脉冲幅度为4000V；(2)冬青树叶片放电颜色的控制控制被照样品叶片与感光介质之间距离为20μm～50μm，取曝光时间3s～6s；1)将冬青树叶片用导电银胶粘贴于铜片上2)需要单独出现纯蓝色选择脉冲宽度为ns量级1ns～3ns，脉冲幅度取3000V～4000V；3)同时出现蓝、红二色选择脉冲宽度为ns量级3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V；(3)人体指纹放电颜色的控制首先，手指带电；其次，手指带电以均匀的速度向感光介质按去；然后切断电源；
1)需要单独出现蓝色选取脉冲宽度为ns量级1ns～3ns，脉冲幅度取3000V～4000V；2)需要同时出现蓝红二色选取脉冲宽度为ns量级3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V。
本发明的介质阻挡放电照相中放电颜色的控制方法，成功地对金属硬币、非金属植物叶片、人体指纹的图象进行了提取和颜色的控制，方法简单实用，为介质阻挡放电照相技术的彩色化，提供了一条重要的技术途径。本发明在进行研究时受到国家自然科学基金的资助(项目批准号50077015)，在此表示感谢。
参见
图1，图1是依照本发明的方法所制作的装置原理示意图。图1中的各部分现介绍如下1是平板电极，在本发明的实施例中，平板电极采用黄铜材料。2是感光介质。3是被照样品。平板电极1、感光介质2和被照样品3构成了基本的介质阻挡放电照相装置，当在平板电极1和被照样品3之间加上较高的脉冲电压，并控制感光介质2和被照样品3之间留有几十至几百微米的间隙，这样在被照物体和感光介质之间将发生大气中的气体放电，放电辐射出的光由感光介质记录下来，若被照物体是一个具有一定表面凹凸程度的物体，由于凸起处的放电程度大于凹陷处的放电程度，则在感光介质上可记录下物体的凹凸图案，实现了对非平面物体图象的提取。4为放电回路电阻，阻值变化范围在10Ω～200Ω之间，用于控制放电的强弱，即控制曝光量。5为汞润触点继电器，用于接通或断开加在放电装置上的脉冲电压，接通时间的长短靠曝光定时器6来控制。7为高压脉冲发生器，其输出通过50Ω同轴电缆与汞润触点继电器5相连。脉冲输出参数为脉冲幅度3000V～5000V，脉冲宽度分两档，其一为ns量级的脉宽，宽度为1ns～5ns可变。其二为μs量级的脉宽，宽度设定为1μs。脉冲重复频率约100Hz，脉冲波形为电容放电波形。8为同轴衰减器，将高压脉冲发生器7输出的高压脉冲衰减约5600倍后，送至采样示波器9进行波形的监控。
被照样品3可以是金属样品、植物样品或者人体手指。5.2.介质阻挡放电照相中放电颜色的控制大气中的介质阻挡放电，光辐射的颜色取决于空气中N2的发光情况。N2在放电中可辐射出二种颜色的可见光，即第I正带的红色和第II正带的蓝色。N2发射红光或蓝光取决于放电空间电子能量的大小，控制电子能量的大小，即可控制发光的颜色。在介质阻挡放电照相中，我们经过多次实验，发现，改变高压脉冲发生器输出脉冲宽度，即可控制放电中出现的光辐射的颜色，该颜色通过感光介质2(即乐凯彩色胶卷)记录下来。对于不同材料的样品，合理选择高压脉冲发生器输出脉冲宽度，即可获得对不同材料样品放电颜色的控制。本发明涉及的样品为金属样品、植物样品和人体手指。以下是对三种样品的具体实施方法。(1)金属硬币图案的颜色控制感光介质2与金属硬币3之间的距离为20μm～50μm，曝光时间3s～6s。当脉冲宽度选择为1ns～5ns，脉冲幅度3000V～5000V时，硬币图案为纯蓝色；当脉冲宽度为1μs时，脉冲幅度为4000V时，硬币图案为蓝、红两色。(2)非金属植物叶片图案的彩色控制介质阻挡放电照相技术不仅适用于金属样品，而且也适用于非金属样品。
控制被照样品叶片与感光介质2之间距离为20μm～50μm，曝光时间3s～6s。当脉冲宽度在1ns～3ns，脉冲幅度取3000V～4000V时，颜色为蓝色。当脉冲宽度在3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V时，为蓝红二色。(3)人体指纹图案彩色的控制指纹是由细微的纹点、纹脊图形组成的，纹点、纹脊具有一定的凸起程度，因此，手指可以看成介质阻挡放电照相中的被照物体。
基于介质阻挡放电照相原理的指纹提取过程是这样的首先，手指带电；其次，手指带电以均匀的速度向感光介质按去；然后切断电源。这样，一幅较为清晰的指纹就留在了感光纸上。当脉冲电源的输出幅度为3000V～4000V，脉冲宽度在1ns～3ns时，指纹图象为纯蓝色，而脉冲宽度在3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V时，指纹图象为蓝红二色。
以下是发明人给出的实施例。5.3.实施例实施例1我国人民币5角硬币放电颜色的控制依本发明的技术方案，放电参数的选择和实验结果如下①放电间隙为30μm；②曝光时间3s；③脉冲幅度4000V；④脉冲宽度为2ns时，放电颜色为单一的蓝色，如图2所示；⑤脉冲宽度为1μs时，放电同时出现蓝色和红色，如图3所示。实施例2冬青树叶片放电颜色的控制依本发明的技术方案，放电参数的选择和实验结果如下①放电间隙为30μm；②曝光时间4s；
③脉冲幅度4000V；④将叶片用导电银浆粘贴在铜片上，组成被照物3；⑤脉冲宽度为2ns时，放电颜色为单一的蓝色，如图4所示；⑥脉冲宽度为5ns时，放电同时出现蓝色和红色，如图5所示。实施例3人体指纹放电颜色的控制依本发明的技术方案，放电参数的选择和实验结果如下①脉冲幅度4500V；②曝光时间3s；③脉冲宽度为2ns时，放电颜色为单一的蓝色，如图6所示；④脉冲宽度为5ns时，放电同时出现蓝色和红色，如图7所示。
权利要求
1.一种介质阻挡放电照相中颜色的控制方法，其特征在于，采用调整脉冲宽度，控制照相中颜色的变化，包括以下方式(1)金属硬币放电颜色的控制控制被照样品与感光介质之间距离为20μm～50μm，曝光时间3s～6s；1)需要单独出现纯蓝色脉冲宽度取ns量级1ns～5ns，脉冲幅度取3000V～5000V；2)需要同时出现蓝红二色脉冲宽度取μs量级为1μs，脉冲幅度为4000V；(2)冬青树叶片放电颜色的控制控制被照样品叶片与感光介质之间距离为20μm～50μm，曝光时间3s～6s；1)将冬青树叶片用导电银胶粘贴于铜片上2)需要单独出现纯蓝色选择脉冲宽度为ns量级1ns～3ns，脉冲幅度取3000V～4000V；3)同时出现蓝红二色选择脉冲宽度为ns量级3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V；(3)人体指纹放电颜色的控制首先，手指带电；其次，手指带电以均匀的速度向感光介质按去；然后切断电源；1)需要单独出现蓝色选取脉冲宽度为ns量级1ns～3ns，脉冲幅度取3000V～4000V；2)需要同时出现蓝红二色选取脉冲宽度为ns量级3ns～5ns，脉冲幅度为4000V～5000V。
全文摘要
本发明公开了一种控制介质阻挡放电照相技术中放电颜色的控制方法，即控制被照样品与感光介质之间距离，调节脉冲输出幅度和曝光时间，采用控制脉冲放电的脉冲宽度控制放电颜色的变化，利用这种原理，成功地对金属硬币、非金属植物叶片、人体指纹的图象进行了提取和颜色的控制。本发明提出的方法简单实用，为介质阻挡放电照相技术的彩色化，提供了一条重要的技术途径。
文档编号G03G13/22GK1420394SQ02139479
公开日2003年5月28日 申请日期2002年10月22日 优先权日2002年10月22日
发明者翁明, 徐伟军, 郑华 申请人:西安交通大学