[发明专利]一种基于DLP投影仪的快速条纹投影系统

权利要求书

1.一种基于DLP投影仪的快速条纹投影系统，其特征在于包括图像发生与同步电路(1)、改进DLP投影仪(2)、待测物体(3)、分光镜(4)、彩色摄像机(5)、高速摄像机(6)、计算机(7)，图像发生与同步电路(1)连接改进DLP投影仪(2)，为其提供投影图像信号与同步信号，同时图像发生与同步电路(1)还连接彩色摄像机(5)与高速摄像机(6)，并为它们分别提供同步信号；改进DLP投影仪(2)向待测物体(3)投出指定的光栅条纹，经过待测物体(3)反射的光线被分光镜(4)一分为二，分别被彩色摄像机(5)与高速摄像机(6)所拍摄，图像信号分别传输入计算机(7)进行处理分析；其中该改进DLP投影仪(2)的光轴与高速摄像机(6)水平放置；

所述图像发生与同步电路(1)由FPGA及其外围电路组成，该外围电路包括用户IO、静态存储器SRAM、动态存储器SDRAM、串口转USB芯片PL2303、高速RGB数字模拟转换器DAC以及串行FLASH存储器，它们都直接连接在FPGA芯片上；高速RGB数字模拟转换器用来产生VGA格式的视频信号，从而提供改进DLP投影仪(2)的投影图像信号；串口转USB芯片进行电平协议转换，并连接计算机(7)的USB接口实现相互通信，SDRAM与SRAM提供数据存储空间，串行FLASH存储器用于固化用户逻辑，实现上电自启动，用户IO产生改进DLP投影仪(2)的同步信号以及高速摄像机(6)的同步信号；

改进DLP投影仪(2)包括灯泡(8)、冷凝镜头(9)、调整镜头(10)、DMD(11)和投影镜头(12)，灯泡(8)发出的光经过冷凝镜头(9)后将光均匀化后，直接调整镜头(10)成像在DMD(11)，经过DMD( 11) 调制后最后经过投影镜头(12)投影成像；同时利用图像发生与同步电路(1)产生一个120Hz的同步信号给改进DLP投影仪(2)，这样改进DLP投影仪(2)在接收到这个同步信号后，就会顺序地将下一帧视频信号通过DMD(11)以脉宽调制的形式显示出来；

确定图像发生与同步电路(1)所需要的投影图像信号过程为：首先确定需要投影的光栅条纹信号，该光栅条纹信号为灰度图像，投影的光栅条纹为N幅，分别记作I1，I2，I3，…，IN；其次，计算N与3的最小公倍数M＝LCM(N,3)，LCM代表求最小公倍数，此时K＝M/N即为循环投影数；将I1，I2，I3，…，IN，循环写K次形成一个图像序列，然后以3幅图像为一组，合成一幅彩色图像，即I1，I2，I3分别以R,G,B分量合成一副彩色图像I123，I4，I5，I6分别以R,G,B分量合成一副彩色图像I456，依次类推，这样就完成了投影图像信号的预先设定，最后获得所需要的投影图像信号共计M/3幅。

2.根据权利要求1所述的基于DLP投影仪的快速条纹投影系统，其特征在于改进DLP投影仪(2)的光轴与高速摄像机(6)的光轴夹角为5°-40°。

3.根据权利要求1所述的基于DLP投影仪的快速条纹投影系统，其特征在于彩色摄像机(5)具备外同步功能，帧频大于120Hz，彩色摄像机(6)具备外同步功能，帧频大于360Hz。

4.根据权利要求1所述的基于DLP投影仪的快速条纹投影系统，其特征在于将图像发生与同步电路(1)所需要的投影图像信号以VGA形式发送给DLP投影仪时，VGA信号采用分辨率800×600，频率120Hz的工业标准VGA信号格式，在FPGA中存储一行光栅条纹的像素，投影时，将这一行像素重复投满一帧。

5.根据权利要求1所述的基于DLP投影仪的快速条纹投影系统，其特征在于图像发生与同步电路(1)的同步时序设计过程为：采用VSYNC信号取反作为改进DLP投影仪(2)的同步信号以及彩色摄像机(5)的同步信号，而高速摄像机(6)的同步信号分别在投影图像信号每个分量通道绿，蓝，红初始时产生一个脉冲。