[发明专利]一种基于可变背景的流场测量装置及方法

说明书

本申请提供了一种基于可变背景的流场测量装置及方法，涉及纹影法定量测量技术领域，包括：LED平行背光源、液晶面板、相机、图像处理模块和背景图案生成模块；LED平行背光源，用于向液晶面板发射平行光源；背景图案生成模块，用于基于预设的背景图案生成算法，根据相机分辨率和视场生成最优背景图案，将最优背景图案发送至液晶面板进行显示；相机，用于对最优背景图案前未放置待测流场和最优背景图案前放置待测流场分别进行成像，得到第一图像和第二图像；图像处理模块，用于对第一图像和第二图像按照预设算法进行处理，得到待测流场的密度和温度。本申请根据测量需求更改背景图案的大小和样式，提高了待测流场的测量精度。

技术领域

本申请涉及纹影法定量测量技术领域，尤其是涉及一种基于可变背景的流场测量装置及方法。

背景技术

在利用背景纹影法进行定量测量时，通常需要对动态过程进行捕捉，因此要求光源有足够的强度支撑高帧率测量。当背景图案较大时，则光源需要分布更大的区域，因此光强也就受到了限制。

现有的背景纹影法中，如果对大视场进行测量，则会牺牲时间分辨率，如采用卤素灯照明大背景图案；如果对待测流场进行高时间分辨率重建则要牺牲视场大小，如采用高强度激光照明小背景图案。这两种方法都具有一定的局限性，而且背景图案通常都是打印出来的，无法根据实际需求进行更换。因此，如何建立一种既能保证视场足够大，又能快速更改背景图案的测量装置，是当前背景纹影法面临的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种基于可变背景的流场测量装置及方法，能够解决现有技术中不能更改背景图案及采样帧率不足的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了一种基于可变背景的流场测量装置，包括：LED平行背光源、液晶面板、相机、图像处理模块和背景图案生成模块；

所述LED平行背光源，用于向液晶面板发射平行光源；

所述背景图案生成模块，用于执行下述步骤：

步骤S1：获取相机分辨率及相机所拍摄的背景区域大小；

步骤S2：计算相机一个像素所对应的背景图案区域的实际大小，由此得到像素实际边长；

步骤S3：设定黑色正方形采样点的边长a为像素实际边长的2倍或3倍，采样半径R的初始值为正方形边长a的1.5倍；

步骤S4：以边长a和采样半径R为参数，采用泊松圆盘采样法在白色背景上随机生成多个黑色正方形采样点，作为背景图案；

步骤S5:生成所述背景图案的直方图，由此计算背景图案的灰度平均值；

步骤S6:判断灰度平均值与0.5的差的绝对值是否大于阈值，如果为是，若灰度平均值大于0.5则减小采样半径R，若灰度平均值小于0.5则增加采样半径R，进入步骤S4；否则，进入步骤S7；

步骤S7：以生成的背景图案作为最优背景图案，将所述最优背景图案发送至液晶面板；

所述液晶面板，用于显示最优背景图案；

所述相机，用于对最优背景图案前未放置待测流场和最优背景图案前放置待测流场分别进行成像，得到第一图像和第二图像；

所述图像处理模块，用于对第一图像和第二图像按照预设算法进行处理，得到待测流场的密度和温度。

进一步的，所述LED平行背光源上设置平行光膜。

进一步的，所述LED平行背光源及液晶面板的尺寸根据待测流场大小确定。

进一步的，所述图像处理模块具体用于：

获取第一图像和第二图像；