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原文传递基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置和方法

专利名称：	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
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	宋旸;朱英玮
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811544290.0
公开号：	CN109709071A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	陈鹏
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫200号
主权项：	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像相位偏移量送至外部的存储模块实现数据存储。 3.一种基于权利要求1或2所述装置的流动显示方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，搭建基于合成RGB相移彩色条纹背景纹影的流动显示装置，利用RGB通道将三幅等步长相移条纹合成一幅RGB彩色条纹图，用显示合成RGB彩色条纹背景图像的显示器作为背景板，将背景板和基于FPGA的图像采集与处理系统放置在待测流场的两侧，利用基于FPGA的图像采集与处理系统的图像显示模块观察放置在中间的待测流场，从而调整背景板的高度使三者位于同一直线上；步骤2，在有待测流场的环境下，通过基于FPGA的图像采集与处理系统采集背景板上的彩色条纹背景图像并完成对图像相位偏移量的提取和存储；步骤3，在无待测流场的环境下，重复步骤2的操作，得到无待测流场环境下条纹的展开相位；步骤4，将有待测流场环境下得到的条纹展开相位与无待测流场环境下得到的条纹展开相位相减，得到相位差，显示流场的情况。 4.根据权利要求3所述的流动显示方法，其特征在于，步骤2具体为： 1)图像传感器模块在有待测流场环境下采集彩色条纹背景图像，并通过图像采集控制模块和缓存控制模块将采集到的背景图像数据传输给图像处理模块； 2)图像处理模块对采集到的单幅彩色条纹背景图进行颜色分离处理，得到具有相移的3幅单色条纹图； 3)图像处理模块对3幅单色相移条纹图进行归一化处理，校正分离后的3幅条纹图灰度分布水平不同的问题； 4)图像处理模块利用归一化处理后的3幅单色相移条纹图，通过三步相移算法求出条纹的包裹相位；图像处理模块对包裹相位进行解包裹操作，得到有待测流场环境下条纹的展开相位。
所属类别：	发明专利