[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

本公開涉及一種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，所述系統包括開設有耐高溫觀察窗口的密閉實驗艙，密閉實驗艙內固定有被測試件；照明光源，用于照射所述被測試件表面；廣角相機，用于獲取被測試件表面的圖像；加熱裝置，用于對被測試件進行加熱；溫度測量裝置，用于測量被測試件表面的單點溫度；控制終端，用于根據畸變校正后的被測試件表面的圖像得到被測試件表面的變形場，根據被測試件表面的單點溫度及畸變校正后的被測試件表面的圖像得到被測試件表面的溫度場。通過廣角相機能夠很好的擴大圖像采集范圍，獲取更多有效的實驗數據；通過畸變校正可以大大降低圖像畸變誤差，得到更加精準的變形場和溫度場信息。

技術領域

本公開涉及材料實驗技術領域，尤其涉及一種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。

背景技術

在航空航天領域，高溫、高速流場的復雜服役環境給航空航天熱防護帶來了巨大挑戰。服役前一般需要采用地面考核的方式對熱防護系統的材料/結構等性能進行測試和評估，現有的高溫風洞現有的高溫風洞利用相機獲取的圖像受到觀察窗口和觀察位置限制，導致采集的區域十分有限，實驗數據量少。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種于廣角鏡頭和圖像畸變校正的溫度變形測量系統及方法，用以解決高溫風洞觀測手段獲取的圖像區域有限的問題。

根據本公開的一方面，提供了一種基于廣角鏡頭和圖像畸變校正的溫度變形測量系統，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；

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，用于獲取所述被測試件表面的圖像；

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。

在一種可能的實現方式中，所述控制終端還用于：通過標定模板對所述廣角相機進行標定，得到廣角相機采集的畸變圖像與真實圖像之間的轉換參數，根據所述轉換參數確定畸變校正模型；

所述畸變校正模型包括：幾何坐標位置畸變校正子模型和灰度值畸變校正子模型。

在一種可能的實現方式中，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。

在一種可能的實現方式中，所述通過標定模板對所述廣角相機進行標定，得到廣角相機采集的畸變圖像與真實圖像之間的轉換參數，根據所述轉換參數確定畸變校正模型，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。

在一種可能的實現方式中，所述通過標定模板對所述廣角相機進行標定，得到廣角相機采集的畸變圖像與真實圖像之間的轉換參數，根據所述轉換參數確定畸變校正模型，還包括：

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。