[發明專利]基于廣角鏡頭和圖像畸變校正的溫度變形測量系統及方法

有效

• 申請號: 201910825008.4
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110514392B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 馮雪;張金松;岳孟坤;唐云龍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01B11/16
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種基于廣角鏡頭和圖像畸變校正的溫度變形測量系統，其特征在于，所述系統應用于高溫風洞測試，包括：

開設有耐高溫觀察窗口的密閉實驗艙，所述密閉實驗艙內固定有被測試件；所述被測試件為應用于航空航天熱防護的碳/碳化硅復合材料制成的試件；

設置在所述密閉實驗艙外的照明光源，用于照射所述被測試件表面；

設置在所述密閉實驗艙外的廣角相機，用于通過所述耐高溫觀察窗口獲取所述被測試件表面的圖像；所述廣角相機為集成廣角鏡頭的電荷耦合元件相機，所述廣角鏡頭加裝有藍色濾波片；

設置在所述密閉實驗艙內的加熱裝置，用于對所述被測試件進行加熱；

設置在所述密閉實驗艙外的溫度測量裝置，用于測量所述被測試件表面的單點溫度；

控制終端，用于通過畸變校正模型對所述被測試件表面的圖像進行畸變校正，根據畸變校正后的所述被測試件表面的圖像得到所述被測試件表面的變形場，根據所述被測試件表面的單點溫度及畸變校正后的所述被測試件表面的圖像得到所述被測試件表面的溫度場；

所述畸變校正模型包括：幾何坐標位置畸變校正子模型；所述控制終端還用于：在標定模板的真實圖像中提取第一特征點坐標，在廣角相機采集的畸變圖像中提取與所述第一特征點坐標對應的第二特征點坐標；根據所述第一特征點坐標和第二特征點坐標，利用多項式擬合得到畸變圖像坐標與真實圖像坐標之間的轉換參數，根據所述轉換參數得到所述幾何坐標位置畸變校正子模型。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述畸變校正模型還包括灰度值畸變校正子模型。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述控制終端還用于：

通過中值濾波對所述被測試件表面的圖像進行去噪處理；

根據所述畸變校正模型對去噪處理后的圖像進行校正，得到畸變校正后的被測試件表面的圖像。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述控制終端還用于：

根據標定模板的真實圖像中，與廣角相機采集的畸變圖像中目標像素點相鄰的四個像素點的灰度值，利用雙線性插值得到所述灰度值畸變校正子模型。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制終端還用于：

控制所述照明光源，通過所述耐高溫觀察窗口對所述被測試件的表面提供光照；

控制所述廣角相機，通過所述耐高溫觀察窗口采集所述被測試件表面的圖像；

控制所述加熱裝置對所述被測試件加熱；

控制所述溫度測量裝置，通過所述耐高溫觀察窗口測量所述被測試件表面的單點溫度。

6.一種基于廣角鏡頭和圖像畸變校正的溫度變形測量方法，其特征在于，所述方法應用于高溫風洞測試，包括：

通過照明光源照射密閉實驗艙內的被測試件表面；所述被測試件為應用于航空航天熱防護的碳/碳化硅復合材料制成的試件；

通過廣角相機及開設在所述密閉實驗艙上的耐高溫觀察窗口獲取所述被測試件表面的圖像；所述廣角相機為集成廣角鏡頭的電荷耦合元件相機，所述廣角鏡頭加裝有藍色濾波片；

通過加熱裝置對所述被測試件進行加熱；

通過溫度測量裝置測量所述被測試件表面的單點溫度；

通過畸變校正模型對所述被測試件表面的圖像進行畸變校正，根據畸變校正后的所述被測試件表面的圖像得到所述被測試件表面的變形場；根據所述被測試件表面的單點溫度及畸變校正后的所述被測試件表面的圖像得到所述被測試件表面的溫度場；

所述畸變校正模型包括：幾何坐標位置畸變校正子模型；所述方法還包括：在標定模板的真實圖像中提取第一特征點坐標，在廣角相機采集的畸變圖像中提取與所述第一特征點坐標對應的第二特征點坐標；根據所述第一特征點坐標和第二特征點坐標，利用多項式擬合得到畸變圖像坐標與真實圖像坐標之間的轉換參數，根據所述轉換參數得到所述幾何坐標位置畸變校正子模型。