[發明專利]一種基于可變背景的流場測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202210292219.8
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114383668B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 楊立軍;李敬軒;張玥;梁炫燁
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06T5/40
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 宋南

本申請提供了一種基于可變背景的流場測量裝置及方法，涉及紋影法定量測量技術領域，包括：LED平行背光源、液晶面板、相機、圖像處理模塊和背景圖案生成模塊；LED平行背光源，用于向液晶面板發射平行光源；背景圖案生成模塊，用于基于預設的背景圖案生成算法，根據相機分辨率和視場生成最優背景圖案，將最優背景圖案發送至液晶面板進行顯示；相機，用于對最優背景圖案前未放置待測流場和最優背景圖案前放置待測流場分別進行成像，得到第一圖像和第二圖像；圖像處理模塊，用于對第一圖像和第二圖像按照預設算法進行處理，得到待測流場的密度和溫度。本申請根據測量需求更改背景圖案的大小和樣式，提高了待測流場的測量精度。

技術領域

本申請涉及紋影法定量測量技術領域，尤其是涉及一種基于可變背景的流場測量裝置及方法。

背景技術

在利用背景紋影法進行定量測量時，通常需要對動態過程進行捕捉，因此要求光源有足夠的強度支撐高幀率測量。當背景圖案較大時，則光源需要分布更大的區域，因此光強也就受到了限制。

現有的背景紋影法中，如果對大視場進行測量，則會犧牲時間分辨率，如采用鹵素燈照明大背景圖案；如果對待測流場進行高時間分辨率重建則要犧牲視場大小，如采用高強度激光照明小背景圖案。這兩種方法都具有一定的局限性，而且背景圖案通常都是打印出來的，無法根據實際需求進行更換。因此，如何建立一種既能保證視場足夠大，又能快速更改背景圖案的測量裝置，是當前背景紋影法面臨的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種基于可變背景的流場測量裝置及方法，能夠解決現有技術中不能更改背景圖案及采樣幀率不足的技術問題。

一方面，本申請實施例提供了一種基于可變背景的流場測量裝置，包括：LED平行背光源、液晶面板、相機、圖像處理模塊和背景圖案生成模塊；

所述LED平行背光源，用于向液晶面板發射平行光源；

所述背景圖案生成模塊，用于執行下述步驟：

步驟S1：獲取相機分辨率及相機所拍攝的背景區域大小；

步驟S2：計算相機一個像素所對應的背景圖案區域的實際大小，由此得到像素實際邊長；

步驟S3：設定黑色正方形采樣點的邊長a為像素實際邊長的2倍或3倍，采樣半徑R的初始值為正方形邊長a的1.5倍；

步驟S4：以邊長a和采樣半徑R為參數，采用泊松圓盤采樣法在白色背景上隨機生成多個黑色正方形采樣點，作為背景圖案；

步驟S5:生成所述背景圖案的直方圖，由此計算背景圖案的灰度平均值；

步驟S6:判斷灰度平均值與0.5的差的絕對值是否大于閾值，如果為是，若灰度平均值大于0.5則減小采樣半徑R，若灰度平均值小于0.5則增加采樣半徑R，進入步驟S4；否則，進入步驟S7；

步驟S7：以生成的背景圖案作為最優背景圖案，將所述最優背景圖案發送至液晶面板；

所述液晶面板，用于顯示最優背景圖案；

所述相機，用于對最優背景圖案前未放置待測流場和最優背景圖案前放置待測流場分別進行成像，得到第一圖像和第二圖像；

所述圖像處理模塊，用于對第一圖像和第二圖像按照預設算法進行處理，得到待測流場的密度和溫度。

進一步的，所述LED平行背光源上設置平行光膜。

進一步的，所述LED平行背光源及液晶面板的尺寸根據待測流場大小確定。

進一步的，所述圖像處理模塊具體用于：

獲取第一圖像和第二圖像；