[發(fā)明專利]一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910429903.4
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110017904B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴景民;韓松巍;楊宗舉
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州鑫維盛精密自動化設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明是一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫方法。本發(fā)明通過將內(nèi)部含有多通道分孔徑系統(tǒng)的CCD相機(jī)進(jìn)行黑平衡校正，實現(xiàn)多幅圖像的初始化；通過黑體爐對CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；將被測目標(biāo)固定到距離CCD相機(jī)一定位置處進(jìn)行快速加熱，同時使用CCD相機(jī)進(jìn)行不斷拍攝以獲得不同波長下的多種亮溫值；利用多光譜算法，求解出被測目標(biāo)真溫值和發(fā)射率。本發(fā)明能有效克服利用圖像三色值求解高溫物體溫度場分布易受外界干擾的缺點，提高了測溫精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜輻射測溫技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫方法。

背景技術(shù)

電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)是一種以電荷為信號載體的微型圖像傳感器，CCD傳感器光譜響應(yīng)多在可見光和近紅外波段，通過在CCD傳感器前加裝一些分光、濾光等裝置或?qū)CD傳感器進(jìn)行改造，對進(jìn)入CCD的信息進(jìn)行處理，通過對采集的信息進(jìn)行分析，得到物體表面的溫度場分布。

隨著計算機(jī)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，基于CCD相機(jī)的測溫方法受到廣泛關(guān)注。該方法基于自然光可以分解為不同比例混合的三原色(R-紅、G-綠、B-藍(lán))的原理。彩色CCD相機(jī)實現(xiàn)對圖像的三原色采集，并利用彩色空間插值法進(jìn)行處理。采用該方法的設(shè)備裝置簡單，可對被測高溫物體進(jìn)行實時測量。

基于CCD相機(jī)的測溫方法容易在三光譜(RGB)下實現(xiàn)測溫，但是現(xiàn)有的基于CCD相機(jī)的測溫方法應(yīng)用于多場幅(光譜)測溫系統(tǒng)的測溫則很難實現(xiàn)，因此，急需一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫實現(xiàn)方法，用于多場幅(光譜)測溫系統(tǒng)的溫度測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫方法，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于CCD相機(jī)的多光譜輻射測溫方法，包括如下步驟：

步驟一：將內(nèi)部含有多通道孔徑系統(tǒng)的CCD相機(jī)固定到距離黑體爐14cm至15cm處并打開鏡頭，調(diào)整CCD相機(jī)的曝光時間、拍攝速率、分辨率、觸發(fā)模式，并進(jìn)行黑平衡校正以實現(xiàn)多幅圖像的初始化；

步驟二：對黑體爐進(jìn)行升溫，溫度控制在1000K至2000K之間，黑體爐對CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；

步驟三：標(biāo)定結(jié)束后，獲得CCD相機(jī)各個通道的標(biāo)定參數(shù)，將被測目標(biāo)固定到距離CCD相機(jī)14cm至15cm處進(jìn)行加熱，同時使用CCD相機(jī)進(jìn)行不斷拍攝以獲取被測目標(biāo)的灰度信息，根據(jù)被測目標(biāo)的灰度值進(jìn)行亮溫值計算，以獲取多種不同波長下的亮溫值；

步驟四：結(jié)合不同光譜下的亮溫值及其波長值，計算出被測目標(biāo)真實溫度值和發(fā)射率。

優(yōu)選地，所述CCD相機(jī)的曝光時間調(diào)整為50幀/秒，拍攝速率為1/3410526秒，分辨率為1024×1024，觸發(fā)模式調(diào)整為開始。

優(yōu)選地，所述步驟三具體為：

第一步：黑體爐標(biāo)定CCD相機(jī)結(jié)束后，將被測目標(biāo)固定到距離CCD相機(jī)14cm至15cm處進(jìn)行加熱；

第二步：使用CCD相機(jī)進(jìn)行不斷拍攝以獲取被測目標(biāo)的灰度信息，將得到照片進(jìn)行灰度值與亮溫值的轉(zhuǎn)換，得到多光譜下的目標(biāo)的亮溫值，通過下式獲取多光譜下的目標(biāo)的亮溫值：

其中，G_n為被測目標(biāo)在n個通道上的灰度值，n為通道數(shù)，n為大于1的整數(shù)，A_n和B_n為n個通道的標(biāo)定參數(shù)，T_n為被測目標(biāo)在n個通道上的亮溫值。

優(yōu)選地，所述的CCD相機(jī)中安裝有多孔徑光學(xué)系統(tǒng)，所述的多孔徑光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置有多個通道，以實現(xiàn)不同波長同時成像。