[发明专利]彩虹纹影测量成像系统及方法

权利要求书

1.一种彩虹纹影测量成像系统，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、彩虹滤波片、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和三色单点光电探测器，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，其与三色单点光电探测器电信号连接，用于重构彩色图像，依据图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。

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

3.一种彩虹纹影测量成像系统，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、色散棱镜、第一准直透镜、第二聚焦透镜、狭缝、第二准直透镜、数字微阵列反射镜、汇聚透镜和三色单点光电探测器，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，其与三色单点光电探测器电信号连接，用于重构彩色图像，依据图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。

4.如权利要求1或3所述的彩虹纹影测量成像系统，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。

5.如权利要求4所述的彩虹纹影测量成像系统，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。

6.如权利要求1或3所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述光源为白光光源。

7.如权利要求6所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述白光光源为氙灯、卤素灯组成白光光源，或者是采用激光驱动光源技术的超宽波段光源，波长范围为170nm-2100nm，或者利用多种激励源驱动光导管发光的光源。

8.如权利要求1或3所述的彩虹纹影测量成像系统，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或3所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述三色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所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述三色单点光电探测器为单光子探测器，所述单光子探测器为光雪崩二极管，固态光电倍增管或超导单光子探测器。

11.如权利要求1或3所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述三色单点探测器内包含三个独立光电探测元件，每个光电探测元件前端安装一个微透镜及红蓝绿三色滤光片，分别探测红蓝绿三个波长的光，然后采用三元色调色板算法重构出彩色图像。

12.如权利要求1或3所述的彩虹纹影测量成像系统，其特征在于，所述数字微阵列反射镜与所述三色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，所述三色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。

13.一种彩虹纹影测量成像方法，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，经彩虹滤光片在透镜焦点处将偏折后的光转换为不同颜色的彩色图像；

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三色单点光电探测器，所述三色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，经过压缩算法模块重构彩色图像，通过对图像的彩虹纹影计算方法计算出观测流场的密度变化分布。