[发明专利]纹影测量成像系统及方法

权利要求书

1.一种纹影测量成像系统，其特征在于，包括： 

光源，用于输出光信号；以及沿所述光源输出光信号路径依次设置的第一聚焦透镜、狭缝光阑、第一准直透镜、第二聚焦透镜、刀口、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和单点光电探测器，流场观测区域位于第一准直透镜和第二聚焦透镜之间； 

压缩算法模块，其与单点光电探测器电信号连接，用于重构图像，通过对图像的纹影计算方法计算出观测流场的结构分布。 

2.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，还包括反射镜单元，其包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜设于所述第一准直透镜和所述流场观测区域之间，用于将第一准直透镜的出射光反射进入流场观测区域；所述第二反射镜设于所述流场观测区域与所述第二聚焦透镜之间，用于将所述流场观测区域的出射光反射至第二聚焦透镜。 

3.如权利要求2所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述反射镜单元中的反射镜为宽带介质膜反射镜、金属膜反射镜、介质激光线反射镜或冷热反射镜。 

4.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述第一渥拉斯顿棱镜的锲角与所述第二聚焦透镜焦距之间满足干涉条件。 

5.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述光源是激光光源，所述激光光源为脉冲激光光源或连续激光光源，波长在400-800nm的可见光范围。 

6.如权利要求5所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述激光光源的波长是405nm、445nm、473nm、488nm、515nm、640nm或660nm。 

7.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述狭缝光阑包括狭缝和针孔光阑，光阑是通过手动或电动调节或更换的光阑部件，或者 固定尺寸的标准型光阑。 

8.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述数字微阵列反射镜采用反射式和透射式液晶空间光调制器。 

9.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述单点光电探测器为可见光光电探测器或单光子探测器。 

10.如权利要求9所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述单光子探测器为雪崩光电二极管、固态光电倍增管或超导单光子探测器。 

11.如权利要求1所述的纹影测量成像系统，其特征在于，所述数字微阵列反射镜与所述单点光电探测器之间同步，所述数字微阵列反射镜中的微镜阵列每翻转一次，所述单点光电探测器在该翻转时间间隔内累计探测到达所有光强，实现光电信号采集转换，然后将电信号传输至所述压缩算法模块。 

12.一种纹影测量成像方法，其特征在于，所述方法包括： 

步骤1、光源输出光信号，经过第一聚焦透镜聚焦后，通过狭缝光阑滤除杂散背景光； 

步骤2，经过第一准直透镜扩束准直后，入射到流场观测区域； 

步骤3，由所述流场观测区域出射的光束经第二聚焦透镜汇聚后，经刀口在第二聚焦透镜的焦点处切割光源像，把光线受流场的扰动转变为记录平面上的光强分布； 

步骤4，经第二准直透镜准直后入射到数字微阵列反射镜，对光场进行随机调制； 

步骤5，经汇聚透镜汇聚后入射到单点光电探测器，所述单点光电探测器将转换得到的电信号输送至压缩算法模块； 

步骤6，压缩算法模块经过压缩算法模块重构图像，通过对图像的纹影计算方法计算出观测流场的结构分布。 

13.如权利要求12所述的纹影测量成像方法，其特征在于，所述步骤2中，经过第一准直透镜扩束准直后的光束经第一反射镜反射后入射到流场观测区域。 

14.如权利要求12所述的纹影测量成像方法，其特征在于，所述步骤3中，由所述流场观测区域出射的光束经第二反射镜反射至所述第二聚焦透镜汇聚。 

15.如权利要求12所述的纹影测量成像方法，其特征在于， 

所述步骤4中，入射的成像光信号通过系列光学变换后，传输到数字微阵列反射镜上，数字微阵列反射镜通过加载随机矩阵A对其反射光进行光强调制； 

所述步骤5中，所述单点光电探测器组在对应的数字微阵列反射镜每次翻转的时间间隔内同时采样，并将单点光电探测器转换后的数值作为最终的测量值y；所述二值随机测量矩阵A测量值y与一起作为压缩算法模块的输入； 

所述步骤6中，选取合适的稀疏基使得成像x能由最少量的系数表示，通过压缩感知算法进行信号重建偏折后的光强分布图像；在对纹影法测量数据处理时，首先计算纹影图的照度或对比度，其次测量出仪器光刀刀口的位移量，然后再计算出被测火焰在垂直于光刀刀口移动方向上的密度变化或密度值。