[發明專利]一種光場相機輻射采樣探測光線處理方法

有效

• 申請號: 201910776869.8
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110646095B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張彪;王志博;王晨;許傳龍;齊琪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種光場相機成像輻射采樣探測光線處理方法，包括如下步驟：對實際相機標定，獲得相機參數；對含火焰的計算區域進行三維網格劃分，并對劃分的三維網格進行編號；根據幾何光學和相機參數對采樣光線逆向追跡，統計采樣光線所穿過的火焰網格個數；對采樣光線中的無效光線、低效光線以及探測路徑重復的采樣光線進行剔除；對探測光線數量少和火焰輪廓處，增加采樣光線的數量。本發明針對光場相機輻射采樣，在保證火焰三維溫度場重建質量的前提下，縮短重建時間，減小內存占用量，本發明可為火焰三維溫度場重建提供有力的幫助。

技術領域

本發明涉及一種光場相機輻射采樣探測光線提取方法，屬于火焰溫度測量技術領域。

背景技術

溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度的測量在生活中的各個方面都有著極為重要的作用。國防、軍事、科學研究、生產生活，都有種息息相關的聯系，所以，能夠準確測量溫度就顯得極為重要。燃燒火焰廣泛存在于工業生產過程中，如火電廠鍋爐、航空發動機以及冶煉工廠中，因此火焰溫度作為重要的現場數據，就非常重要。

相機是測溫的重要裝置，包括普通相機和光場相機兩類，其原理是基于輻射成像技術的火焰輻射探測裝置。運用光場相機僅以焰自身的輻射信息作為測量信號，無需引入激光和聲波等外界激勵，降低了測溫系統的操作安裝難度與對測試環境的要求。由于光場相機在圖像采集方面的突出優勢，已被應用于許多工業科研領域作為數據采集裝置，如粒子圖像測速測濃度、環境監測、面部識別等。在火焰測溫與燃燒診斷領域，通過單個光場相機的單次曝光采集火焰的光場信息，將光場成像技術與半透明介質的輻射反演算法相結合，重建出火焰的三維溫度場，具有較好的工業應用前景。

在進行光場相機成像火焰三維溫度場重建的過程中，由于存在大量的無效光線、低效光線與重復光線，在保證重建質量的前提下，剔除這些光線，將會縮短重建時間，減小內存占用量。同時，因光場相機中透鏡的成像特性和采樣不均勻性，火焰部分網格內部探測光線數量明顯偏少，火焰輻射信息不足，應保留能記錄該部位的全部光線，并在部分位置適當增加采樣光線數量，會提高火焰三維溫度場重建的準確性與時效性。因此，對光場相機系統進行采樣光線的篩選，具有十分重要的作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，而提供一種光場相機成像輻射采樣探測光線處理方法，通過本發明探測光線處理方法，更好的獲取火焰輻射信息的方法，可以提高光場出采樣質量，縮短重建時間。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種光場相機成像輻射采樣探測光線處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、對實際相機標定，獲得相機參數；

步驟二、對含火焰的計算區域進行三維網格劃分，并對劃分的三維網格進行編號；

步驟三、根據幾何光學和相機參數對采樣光線逆向追跡，統計采樣光線所穿過的火焰網格個數；

步驟四、對采樣光線中的無效光線、低效光線以及探測路徑重復的采樣光線進行剔除；

步驟五、對探測光線數量少和火焰輪廓處，增加采樣光線的數量。

所述相機參數包括主透鏡與微透鏡焦距、主透鏡-微透鏡距離、微透鏡-CCD距離及物距。

所述步驟二中火焰計算區域內網格的外法線應與相機主光軸夾角不小于20°。

對步驟三中按照采樣光線所穿過的網格總個數進行升序排序。

步驟一中的光場相機參數標定依據中國發明專利授權號201610038559.2來獲得。

步驟四中，無效光線為未經過任何火焰網格的采樣光線，低效光線為穿過網格個數少于3個的采樣光線，重復光線為探測面上相鄰像素所追跡路線基本一致的采樣光線。