一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置，获取待测流场的莫尔条纹图像，选取莫尔条纹图像的计算区域，设计算区域为M

【技术实现步骤摘要】
一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置，属于光学测量


技术介绍

[0002]莫尔层析技术是一种重要的高温复杂流场探测方法，在流场诊断等领域提供了有效的方法和数据。莫尔层析技术应用时，首先，通过实验获得待测流场的莫尔条纹；然后，对条纹进行预处理以及相位信息提取；最后，重建出待测流场的折射率分布，从而反演出待测流场的关键参数分布。
[0003]不难看出，上述过程中，相位信息的准确提取对后面的结果起到至关重要的作用。值得注意的是，莫尔条纹一级频谱的提取一直是其计算包裹相位的关键一步。一级频谱中包含了所需的相位信息，其准确快速的提取，也关系着后续包裹相位的精度和计算效率。
[0004]在现有的利用傅立叶分析方法提取莫尔条纹包裹相位的过程中，条纹图像经过傅里叶变换后，需要人工确定并提取条纹的一级频谱，过程相对比较繁琐，耗费时间较多，且会产生肉眼所带来的误差，缺乏客观性。此外，如果旁瓣选取不合适，也会影响后续包裹相位的获取。
[0005]因此，如何更好的获取莫尔条纹包裹相位是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置，利用莫尔条纹一级频谱所对应的数据特征，进行自动选择和平移旁瓣，可以节省莫尔条纹的包裹相位计算时间，提高提取精度。总之，相关研究将对于莫尔条纹的信息提取具有重要意义。
[0007]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]第一方面，一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1：获取待测流场的莫尔条纹图像，选取莫尔条纹图像的计算区域，设计算区域为M
×
N的矩阵A。矩阵A表示像素值矩阵，M表示行像素点数量，N表示列像素点数量。
[0010]步骤2：对矩阵A进行傅立叶分析，得到矩阵B。
[0011]步骤3：计算矩阵B的第i行所有元素的平均值为x
i
。
[0012]步骤4：获取x
i
最大值对应的行数为o，令x
o
＝0。
[0013]步骤5：设矩阵B剩余行中最大值所在的行数为h，h取值范围如下：
[0014]h∈{i|o
‑
k＜i＜o+k},k＝1,2,3,
…
,c
[0015]其中：
[0016][0017]c为满足括号里条件o
‑
i的最小值。
[0018]步骤6：依次将k从1取到c，若x
h
为o
‑
k＜i＜o+k中最大值，则令x
h
＝0。
[0019]步骤7：在x
o
＝0、x
h
＝0的矩阵B中，获取行中平均值最大值对应的行数为h
′
。
[0020]步骤8：将矩阵B中h
′
行的数据放入M
×
N的矩阵D的正中心。
[0021]步骤9：对矩阵D进行傅立叶逆变换，得到矩阵E。
[0022]步骤10：根据矩阵E利用反正切函数计算得到莫尔条纹的包裹相位分布ψ。
[0023]第二实施例一种自动获取莫尔条纹包裹相位的装置，包括如下模块：
[0024]获取计算区域模块：用于获取待测流场的莫尔条纹图像，选取莫尔条纹图像的计算区域，设计算区域为M
×
N的矩阵A。矩阵A表示像素值矩阵，M表示行像素点数量，N表示列像素点数量。
[0025]获取矩阵B模块：用于对矩阵A进行傅立叶分析，得到矩阵B。
[0026]计算平均值模块：用于计算矩阵B的第i行所有元素的平均值为x
i
。
[0027]第一次清零模块：用于获取x
i
最大值对应的行数为o，令x
o
＝0。
[0028]取值范围设定模块：用于设矩阵B剩余行中最大值所在的行数为h，h取值范围如下：
[0029]h∈{i|o
‑
k＜i＜o+k},k＝1,2,3,
…
,c,
ꢀꢀꢀ
(1)
[0030]其中：
[0031][0032]c为满足括号里条件o
‑
i的最小值。
[0033]第二次清零模块：用于依次将k从1取到c，若x
h
为o
‑
k＜i＜o+k中最大值，则令x
h
＝0。
[0034]一级频谱获取模块：用于在x
o
＝0、x
h
＝0的矩阵B中，获取行中平均值最大值对应的行数为h
′
。
[0035]频谱平移模块：用于将矩阵B中h
′
行的数据放入M
×
N的矩阵D的正中心。
[0036]矩阵E获取模块：用于对矩阵D进行傅立叶逆变换，得到矩阵E。
[0037]包裹相位计算模块：用于根据矩阵E利用反正切函数计算得到莫尔条纹的包裹相位分布ψ。
[0038]作为优选方案，矩阵B计算公式如下：
[0039][0040]其中，为傅立叶变换。
[0041]作为优选方案，x
i
计算公式如下：
[0042][0043]其中，N为矩阵B的列数，B
ij
为第i行第j列的数值。
[0044]作为优选方案，h
′
计算公式如下：
[0045][0046]作为优选方案，E计算公式如下：
[0047][0048]其中，为傅立叶变换。
[0049]作为优选方案，ψ计算公式如下：
[0050][0051]其中，Im[E]为矩阵E的虚部，Re[E]为矩阵E的实部。
[0052]有益效果：本专利技术提供的一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法及装置，用于克服原先需要手动提取莫尔条纹一级频谱的繁琐之处。不仅节约了数据处理的时间，还为后期的相位解包提供更准确可靠的基础。其优点如下：
[0053]1.本专利技术可以自动寻找莫尔条纹的一级频谱，节省时间，提高效率。
[0054]2.通过本专利技术可为提取莫尔条纹的包裹相位提供更可靠的基础。
附图说明
[0055]图1为本专利技术方法的流程示意图。
[0056]图2为实验获取待测流场的莫尔条纹图像示意图。
[0057]图3所截取的莫尔条纹图像计算区域示意图。
[0058]图4左侧为计算区域傅立叶变换后的结果，右侧为傅立叶变换后一级频谱的数值。
[0059]图5左侧为计算区域一级频谱平移后的结果，右侧为平移后的结果对应的数值。
[0060]图6为一级频谱滤波的包裹相位计算结果示意图。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：获取待测流场的莫尔条纹图像，选取莫尔条纹图像的计算区域，设计算区域为M
×
N的矩阵A；矩阵A表示像素值矩阵，M表示行像素点数量，N表示列像素点数量；步骤2：对矩阵A进行傅立叶分析，得到矩阵B；步骤3：计算矩阵B的第i行所有元素的平均值为x
i
；步骤4：获取x
i
最大值对应的行数为o，令x
o
＝0；步骤5：设矩阵B剩余行中最大值所在的行数为h，h取值范围如下：h∈{i|o
‑
k＜i＜o+k},k＝1,2,3,
…
,c其中：c为满足括号里条件o
‑
i的最小值；步骤6：依次将k从1取到c，若x
h
为o
‑
k≤i≤o+k中最大值，则令x
h
＝0；步骤7：在x
o
＝0、x
h
＝0的矩阵B中，获取行中平均值最大值对应的行数为h
′
；步骤8：将矩阵B中h
′
行的数据放入M
×
N的矩阵D的正中心；步骤9：对矩阵D进行傅立叶逆变换，得到矩阵E；步骤10：根据矩阵E利用反正切函数计算得到莫尔条纹的包裹相位分布ψ。2.根据权利要求1所述的一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法，其特征在于：矩阵B计算公式如下：其中，为傅立叶变换。3.根据权利要求1所述的一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法，其特征在于：x
i
计算公式如下：其中，N为矩阵B的列数，B
ij
为第i行第j列的数值。4.根据权利要求1所述的一种自动获取莫尔条纹包裹相位的方法，其特征在于：h
′
计算公式如下：。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何成兴，陈云云，张绮方，程伟昊，张文菲，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：