[發(fā)明專利]光場相機的特征光線采樣優(yōu)化方法、處理裝置及存儲介質(zhì)

有效

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• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113256812B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 許傳龍;齊琪;李金鍵;張彪;李健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06V10/762
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發(fā)明公開了一種光場相機的特征光線采樣優(yōu)化方法、處理裝置及存儲介質(zhì)，特征光線采樣優(yōu)化方法包括如下步驟：對火焰進行三維網(wǎng)格劃分；根據(jù)相機參數(shù)，將光線從圖像探測器追跡到火焰，并記錄每根光線穿過的火焰網(wǎng)格編號，以及每根光線的天頂角和圓周角；保留穿過火焰網(wǎng)格的有效光線；有效光線進行光線聚類和圓周角聚類；遍歷圓周角聚類中的每一簇，以及光線聚類中的每一類，確定最終特征光線。本發(fā)明不依賴于火焰的物性參數(shù)、光場相機類型，操作簡單，容易實現(xiàn)。在火焰溫度場重建過程中，只需利用特征光線就能快速、準確地重建溫度場，克服了數(shù)量巨大且冗余的火焰輻射信息在溫度場求解過程中帶來的巨大時間成本問題，減少了對計算機內(nèi)存的要求。

技術領域

本發(fā)明涉及一種光場相機的特征光線采樣優(yōu)化方法，屬于火焰溫度測量技術領域。

背景技術

火焰燃燒溫度是與燃燒過程密切相關的重要指標。開展火焰三維溫度場的測量，有助于揭示燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)和燃燒過程的規(guī)律，對于控制燃燒污染物的生成和排放，燃燒系統(tǒng)的設計和優(yōu)化運行具有重大的意義。基于輻射成像的火焰溫度場非接觸測量技術利用火焰自身輻射圖像獲取火焰的溫度信息，具有非侵入式、測量精度高、可連續(xù)實時測量等優(yōu)點，近來被越來越多的研究人員所研究和使用。

光場相機作為火焰輻射成像采集裝置，在主透鏡和圖像探測器中間加裝微透鏡陣列，相比于傳統(tǒng)相機，不僅能夠在單次曝光下以更高的精確度記錄火焰輻射的強度信息，還能分辨輻射光線的方向，結(jié)合反演算法，如非負最小二乘算法就能夠?qū)崿F(xiàn)火焰三維溫度場的重建。

光場相機探測到的光線數(shù)量巨大，但光場相機是利用微透鏡陣列將通過主透鏡聚焦于該微透鏡上像點的不同方向的輻射強度信息分離出來并分別記錄在微透鏡后面所覆蓋的CCD探測器的像元上，所以分離出來的探測光線方向角度變化范圍很小(例如Raytrix相機圖像探測器每個像素對應光束的錐形角小于0.015°)，光線的冗余度很高。利用這些數(shù)量巨大且冗余的火焰輻射信息進行火焰三維溫度場重建時，復雜的矩陣運算帶來的時間成本和大型矩陣存儲對計算機內(nèi)存的要求，使得重建過程的時間分辨率較低、資源消耗較大，尤其是對火焰溫度場、吸收系數(shù)分布等聯(lián)合重建時，重建耗時更長、所需計算資源更大。因此有必要對光場采樣進行優(yōu)化、降低光場采樣的冗余性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種光場相機的特征光線采樣優(yōu)化方法、處理裝置及存儲介質(zhì)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種光場相機的特征光線采樣優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、對火焰進行三維網(wǎng)格劃分，并對劃分的火焰網(wǎng)格進行編號；

步驟二、根據(jù)相機參數(shù)，每個像素追跡一根光線，將光線從圖像探測器追跡到火焰，并記錄每根光線穿過的火焰網(wǎng)格編號，以及每根光線的天頂角和圓周角；

步驟三、刪除未穿過火焰網(wǎng)格的無效光線，保留穿過火焰網(wǎng)格的有效光線；有效光線進行步驟四至步驟九；

步驟四、光線聚類：將穿過相同火焰網(wǎng)格的有效光線歸為一類；

步驟五、圓周角聚類：針對步驟四中的每一類，根據(jù)每類光線圓周角的分布進行圓周角聚類，將圓周角相等的光線歸為一簇，得到穿過相同火焰網(wǎng)格且圓周角相等的每一簇光線的天頂角分布；

步驟六、選取步驟五中該簇光線對應天頂角中的K個特征天頂角；

步驟七、選取步驟六中特征天頂角所對應的K根光線作為該簇光線的特征光線；

步驟八、遍歷圓周角聚類中的每一簇，以及光線聚類中的每一類，確定最終特征光線。

確定的最終特征光線總數(shù)為：