本發(fā)明屬于顯像，尤其涉及一種基于氣泡控制的透明介質(zhì)顯像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、顯像技術(shù)在現(xiàn)代生活中具有多重意義，它不僅提供了豐富的娛樂(lè)內(nèi)容，更是信息獲取與交流通訊的重要工具。顯像通訊具有直觀性和即時(shí)性的優(yōu)勢(shì)，可有效減少通訊時(shí)可能產(chǎn)生的誤解，大大提高通訊效率。目前的顯像通訊方法主要依托于電子產(chǎn)品發(fā)光成像，極端的環(huán)境條件將對(duì)電子產(chǎn)品的正常工作產(chǎn)生負(fù)面影響，如嚴(yán)寒或潮濕等。

2、高緯度地帶天氣寒冷。例如，無(wú)論是南極大陸還是北極地區(qū)，其年平均氣溫都遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)。在冬季，南極地區(qū)的氣溫甚至可以降至零下90攝氏度左右，成為地球上最寒冷的地方。并且多數(shù)嚴(yán)寒地區(qū)人煙稀少，范圍廣闊。在此類空曠地區(qū)作業(yè)，人員之間的通訊是保證安全的前提。顯像通訊由于其準(zhǔn)確性和直觀性成為通訊方式的優(yōu)先選擇，但受低溫影響，依托于電子產(chǎn)品的顯像技術(shù)可靠性難以保證，造成通訊問(wèn)題。

3、現(xiàn)有的顯像方式主要有l(wèi)ed成像、液晶顯像、投影顯像等。專利申請(qǐng)?zhí)枮?02410213440.9的專利“戶外led成像控制方法、裝置和系統(tǒng)”采用led成像，并改善了戶外光線較強(qiáng)時(shí)成像模糊不清的問(wèn)題。但led成像方式在寒區(qū)面臨的首要挑戰(zhàn)之一是電量的需求，隨著溫度的降低，電池的化學(xué)反應(yīng)速度會(huì)減慢，導(dǎo)致電池的放電能力降低，充電速度變慢，甚至可能無(wú)法正常充放電。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01710204062.8的專利“液晶顯示器及其視角色差改善方法”除了用電問(wèn)題外，液晶屏幕在極端低溫下也容易出現(xiàn)裂紋、變形等情況，這是因?yàn)橐壕聊坏牟牧显诘蜏叵聲?huì)變得脆化，容易受損。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910189382.6的專利“根據(jù)光通道亮度控制投影亮度的投影顯像系統(tǒng)及顯像方法”在極地應(yīng)用面臨的重大困難之一還包括光線問(wèn)題，戶外光線會(huì)嚴(yán)重影響投影效果，導(dǎo)致投影模糊不清。

4、因此，尋找一種適合在低溫環(huán)境中進(jìn)行顯像的可靠便捷方法是亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于氣泡控制的透明介質(zhì)顯像系統(tǒng)，通過(guò)改變液態(tài)透明介質(zhì)凝固速率，控制凝固后的透明介質(zhì)內(nèi)受陷氣泡的分布并顯像，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。

2、一種基于氣泡控制的透明介質(zhì)顯像系統(tǒng)，包括制冷組件1、控溫組件2、內(nèi)部裝有透明介質(zhì)的容器3、數(shù)據(jù)采集組件7、上位機(jī)8；

3、所述制冷組件1用于向容器3提供凝固透明介質(zhì)的冷量，使得透明介質(zhì)在遇冷定向凝固的過(guò)程中形成一系列受陷氣泡；其中，不同的冷量對(duì)應(yīng)的不同的凝固速率；

4、所述控溫組件2用于根據(jù)所需要顯像的圖像控制制冷組件1在不同時(shí)刻的表面溫度，從而調(diào)整透明介質(zhì)的不同區(qū)域的凝固速率；其中，凝固速率大于臨界速率的區(qū)域中形成受陷氣泡；

5、所述數(shù)據(jù)采集組件7用于采集透明介質(zhì)被凝固后的介質(zhì)圖像；

6、所述上位機(jī)8用于根據(jù)介質(zhì)圖像的灰度值信息進(jìn)行顯像，其中，有受陷氣泡的陰影區(qū)的灰度值大于設(shè)定閾值t1，無(wú)受陷氣泡的透明區(qū)的灰度值小于設(shè)定閾值t2。

7、進(jìn)一步地，當(dāng)使用單個(gè)容器3進(jìn)行一維顯像時(shí)，將制冷組件1安裝于容器3的底部形成線顯像單元，則單個(gè)容器3進(jìn)行一維顯像的方法為：

8、將容器3從下至上劃分為兩個(gè)以上的分層區(qū)域，并根據(jù)所需要顯像的圖像確定需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域和需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域；

9、透明介質(zhì)在遇冷從下至上定向凝固的過(guò)程中，當(dāng)凝固至需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2降低制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t3，使得需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率大于臨界速率；當(dāng)凝固至需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2提升制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t4，使得需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率不大于臨界速率；

10、透明介質(zhì)完全凝固后，數(shù)據(jù)采集組件7采集介質(zhì)圖像；

11、上位機(jī)8根據(jù)介質(zhì)圖像的灰度值信息對(duì)所需要顯像的圖像進(jìn)行顯像。

12、進(jìn)一步地，當(dāng)使用兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行二維顯像時(shí)，將制冷組件1安裝于容器3的底部形成線顯像單元，則兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行二維顯像的方法為：

13、將各容器3進(jìn)行線性排列，并將各容器3從下至上劃分為兩個(gè)以上的分層區(qū)域，同時(shí)，根據(jù)所需要顯像的圖像確定各容器3上需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域和需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域；

14、各容器3的透明介質(zhì)在遇冷從下至上定向凝固的過(guò)程中，當(dāng)凝固至需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2降低需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域所在的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t3，使得需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率大于臨界速率；當(dāng)凝固至需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2提升需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域所在的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t4，使得需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率不大于臨界速率；

15、各容器3的透明介質(zhì)完全凝固后，數(shù)據(jù)采集組件7采集所有介質(zhì)圖像；

16、上位機(jī)8根據(jù)所有介質(zhì)圖像的灰度值信息對(duì)所需要顯像的圖像進(jìn)行顯像。

17、進(jìn)一步地，當(dāng)使用兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行三維顯像時(shí)，將制冷組件1安裝于容器3的底部形成線顯像單元，則兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行三維顯像的方法為：

18、將各容器3進(jìn)行平面排列，并將各容器3從下至上劃分為兩個(gè)以上的分層區(qū)域，同時(shí)，根據(jù)所需要顯像的圖像確定各容器3上需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域和需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域；

19、各容器3的透明介質(zhì)在遇冷從下至上定向凝固的過(guò)程中，當(dāng)凝固至需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2降低需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域所在的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t3，使得需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率大于臨界速率；當(dāng)凝固至需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域時(shí)，控溫組件2提升需要成為陰影區(qū)的分層區(qū)域所在的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t4，使得需要成為透明區(qū)的分層區(qū)域的凝固速率不大于臨界速率；

20、各容器3中的透明介質(zhì)完全凝固后，數(shù)據(jù)采集組件7采集所有介質(zhì)圖像；

21、上位機(jī)8根據(jù)所有介質(zhì)圖像的灰度值信息對(duì)所需要顯像的圖像進(jìn)行顯像。

22、進(jìn)一步地，當(dāng)使用兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行一維顯像時(shí)，將制冷組件1安裝于容器3的背部形成點(diǎn)顯像單元，則兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行一維顯像的方法為：

23、將各容器3進(jìn)行線性排列，并根據(jù)所需要顯像的圖像確定需要成為陰影區(qū)的容器3和需要成為透明區(qū)的容器3；

24、控溫組件2降低需要成為陰影區(qū)的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t3，使得需要成為陰影區(qū)的容器3的凝固速率大于臨界速率；控溫組件2提升需要成為透明區(qū)的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t4，使得需要成為透明區(qū)的容器3的凝固速率不大于臨界速率；

25、各容器3中的透明介質(zhì)完全凝固后，數(shù)據(jù)采集組件7采集所有介質(zhì)圖像；

26、上位機(jī)8根據(jù)所有介質(zhì)圖像的灰度值信息對(duì)所需要顯像的圖像進(jìn)行顯像。

27、進(jìn)一步地，當(dāng)使用兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行二維顯像時(shí)，將制冷組件1安裝于容器3的背部形成點(diǎn)顯像單元，則兩個(gè)以上的容器3進(jìn)行二維顯像的方法為：

28、將各容器3進(jìn)行平面排列，并根據(jù)所需要顯像的圖像確定需要成為陰影區(qū)的容器3和需要成為透明區(qū)的容器3；

29、控溫組件2降低需要成為陰影區(qū)的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t3，使得需要成為陰影區(qū)的容器3的凝固速率大于臨界速率；控溫組件2提升需要成為透明區(qū)的容器3對(duì)應(yīng)的制冷組件1的表面溫度至設(shè)定溫度值t4，使得需要成為透明區(qū)的容器3的凝固速率不大于臨界速率；

30、各容器3中的透明介質(zhì)完全凝固后，數(shù)據(jù)采集組件7采集所有介質(zhì)圖像；

31、上位機(jī)8根據(jù)所有介質(zhì)圖像的灰度值信息對(duì)所需要顯像的圖像進(jìn)行顯像。

32、進(jìn)一步地，任意一幅介質(zhì)圖像的灰度值信息的獲取方法為：

33、將具有相同縱坐標(biāo)的所有像素點(diǎn)等效為質(zhì)點(diǎn)，將具有相同縱坐標(biāo)的所有像素點(diǎn)的灰度值平均值作為質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值；

34、將不同橫坐標(biāo)上的質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值作為介質(zhì)圖像的灰度值信息。

35、進(jìn)一步地，任意一幅介質(zhì)圖像的灰度值的獲取方法為：

36、將介質(zhì)圖像上所有像素點(diǎn)的灰度值平均值作為介質(zhì)圖像的灰度值信息。

37、進(jìn)一步地，所述制冷組件1包括依次相鄰重疊排列的轉(zhuǎn)換器101、制冷器102、導(dǎo)熱銅板103以及保溫棉?104，其中，導(dǎo)熱銅板103上緣凸出重疊區(qū)域；兩塊透明亞克力板將導(dǎo)熱銅板103的凸出上緣夾在中間，形成hele-shaw?盒形式的容器3。

38、進(jìn)一步地，所述控溫組件2包括恒溫水浴201和可編程直流電源202；

39、所述數(shù)據(jù)采集組件7?包括數(shù)據(jù)采集單元701、溫度與濕度傳感器702、單反相機(jī)703以及冷光源?704；

40、內(nèi)部裝有可調(diào)溫度的制冷劑的轉(zhuǎn)換器101與恒溫水浴201相連，制冷器102與可編程直流電源202相連，可編程直流電源202再與上位機(jī)8相連；其中，可編程直流電源202根據(jù)所需要顯像的圖像設(shè)定不同時(shí)刻的輸出電壓，制冷器102用于在不同輸出電壓的控制下，為轉(zhuǎn)換器101中的制冷劑提供不同的冷量，從而使得制冷劑將導(dǎo)熱銅板103的溫度調(diào)整至目標(biāo)溫度，進(jìn)而調(diào)整容器3中的不同區(qū)域的凝固速率；恒溫水浴201與轉(zhuǎn)換器101之間的制冷劑流通，用于使制冷劑回溫至恒定溫度；

41、冷光源704作為透明介質(zhì)的背光輔助，單反相機(jī)703用于采集hele-shaw盒內(nèi)結(jié)冰的照片及過(guò)程錄像并傳送回上位機(jī)8進(jìn)行分析處理；溫度與濕度傳感器702用于測(cè)量hele-shaw盒內(nèi)的溫度和濕度，并將溫度和濕度通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元701傳送回上位機(jī)8。

42、有益效果：

43、1、本發(fā)明提供一種基于氣泡控制的透明介質(zhì)顯像系統(tǒng)，通過(guò)改變液態(tài)透明介質(zhì)凝固速率，控制凝固后的透明介質(zhì)內(nèi)受陷氣泡的分布并顯像，實(shí)現(xiàn)通訊；本發(fā)明是受陷氣泡一種全新的應(yīng)用方向，將寒冷氣候地區(qū)的極端低溫條件變弊為利，實(shí)現(xiàn)利用低溫顯像，克服了極端低溫對(duì)電子顯像帶來(lái)的困難，且精度高，反應(yīng)靈敏，裝置簡(jiǎn)單可靠，方便攜帶；此外，本發(fā)明屬于自然光下的顯像技術(shù)，克服了自然強(qiáng)光對(duì)電子顯像效果的影響，同時(shí)能夠避免電子顯像造成的光污染。

44、2、本發(fā)明提供一種基于氣泡控制的透明介質(zhì)顯像系統(tǒng)，利用線單元進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)二維和三維方向上的圖像顯示；利用點(diǎn)單元進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)一維和二維方向上的圖像顯示；由此可見(jiàn)，本發(fā)明可以根據(jù)輸入的控制信號(hào)控制透明介質(zhì)內(nèi)部受陷氣泡的有無(wú)和分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)顯像單元；然后拓展線單元和點(diǎn)單元的基準(zhǔn)顯像模塊化，能夠?qū)崿F(xiàn)二維、三維等更高維度的復(fù)雜顯像技術(shù)。