基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置和方法，装置包括以合成RGB相移彩色条纹为背景的背景板、基于FPGA的图像采集与处理系统，其中背景板上的背景图像是通过RGB通道将三幅等步长相移条纹合成的一幅彩色条纹图，用于提供光线经过流场时产生的偏折量信息；基于FPGA的图像采集与处理系统用于采集在有待测流场和无待测流场环境中背景板上的背景图像，并通过颜色分离和三步相移算法计算出条纹的包裹相位，进而解包裹求出展开相位并存储。本发明专利技术能够直接在硬件上实现对图像相位偏移量的提取，装置简单，成本低，避免了背景纹影技术利用互相关算法时诊断窗口难以选择的问题。

Flow Display Device and Method Based on Synthetic RGB Phase-shifted Color Stripe Background Schlieren

The invention discloses a flow display device and method based on synthetic RGB phase-shifted color stripe background schlieren. The device includes a background plate with synthetic RGB phase-shifted color stripe as background, an image acquisition and processing system based on FPGA. The background image on the background plate is a color stripe pattern composed of three equal-step phase-shifted stripes through RGB channel, which is used to provide light passing through. The deflection information generated in the flow field; the image acquisition and processing system based on FPGA is used to collect background images on the background board in the flow field to be measured and in the environment without the flow field to be measured. The wrapping phase of the fringes is calculated by color separation and three-step phase shift algorithm, and then the unwrapping phase is obtained by unwrapping and stored. The invention can directly realize the extraction of phase offset of image on hardware, has simple device and low cost, and avoids the problem of difficult selection of diagnosis window when background schlieren technology uses cross-correlation algorithm.

【技术实现步骤摘要】
基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置和方法
本专利技术涉及纹影技术，特别是一种基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置和方法。
技术介绍
纹影法作为最常用的非接触性光学测量方法，可用于观测气流的边界层、燃烧场、风洞等流场。在传统纹影技术上结合图像处理方法发展出的背景纹影技术可以使用较为简单的装置实现对流场的定量化测量，能提供直观、形象的纹影图像，广泛应用于流场诊断和流动显示。背景纹影技术中的关键问题是：对有流场和无流场的环境下采集到的背景图像进行处理，从而提取出图像偏移量。对背景图像的处理关系到提取的图像偏移量是否准确，从而直接影响到测量结果。目前的背景纹影技术通常使用PIV(ParticleImageVelocimetry粒子图像测速)方法对背景图像进行处理进而提取图像偏移量，但是PIV方法一般通过互相关算法来计算图像偏移量，而互相关算法依赖于查询窗口，在实际处理中难以确定合适的查询窗口大小，过大的查询窗口会导致低分辨率，而过小的查询窗口会降低精度。光流算法、点识别算法和FFT算法也常在背景纹影技术中用于提取图像位偏移量，但光流算法对噪声敏感，点识别算法分辨率低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置，其特征在于，包括以合成RGB相移彩色条纹为背景的背景板和基于FPGA的图像采集与处理系统；所述背景板和图像采集与处理系统分别放置在待测流场的两侧；所述背景板用于提供光线经过流场时产生的偏折量信息，利用RGB通道将三幅等步长相移条纹合成一幅彩色条纹图作为背景板上的背景图像；所述图像采集与处理系统用于采集在有待测流场和无待测流场环境中背景板上的背景图像，并对采集的图像进行相位偏移量的提取。

【技术特征摘要】
1.一种基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置，其特征在于，包括以合成RGB相移彩色条纹为背景的背景板和基于FPGA的图像采集与处理系统；所述背景板和图像采集与处理系统分别放置在待测流场的两侧；所述背景板用于提供光线经过流场时产生的偏折量信息，利用RGB通道将三幅等步长相移条纹合成一幅彩色条纹图作为背景板上的背景图像；所述图像采集与处理系统用于采集在有待测流场和无待测流场环境中背景板上的背景图像，并对采集的图像进行相位偏移量的提取。2.根据权利要求1所述的基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置，其特征在于，所述图像采集与处理系统包括电源模块、图像传感器模块、FPGA主控模块、图像缓存模块、图像显示模块和存储模块；所述电源模块为图像采集与处理系统提供稳定的工作电压；所述图像传感器模块用于采集在待测流场环境中背景板上的背景图像；所述图像缓存模块用于缓存采集的图像数据；所述图像显示模块通过对图像采集模块采集到的背景图像进行实时显示来观测流场环境；所述存储模块用于保存提取的相位偏移量；所述FPGA主控模块包括图像采集控制模块、图像处理模块、显示控制模块、缓存控制模块和存储控制模块，所述图像采集控制模块用于对图像传感器模块进行配置和时序控制，将图像传感器模块采集的图像数据传输给图像处理模块进行数据处理，所述图像处理模块对背景图像相位偏移量进行提取，所述显示控制模块用来连接缓存控制模块和图像显示模块从而完成跨时钟域数据传输，所述缓存控制模块将采集的图像数据送到外部的图像缓存模块实现数据缓存，所述存储控制模块将图像处理模块得到的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旸，朱英玮，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32