[发明专利]重建炉膛内火焰三维结构的采集方法

说明书

本发明公开了一种重建炉膛内火焰三维结构的采集方法，其包括以下步骤：S₁、待测火焰各点的入射光形成像点；S₂、在感光芯片上形成待测火焰不同成像路径的微像，并将该微像转化为电信号进入控制处理系统；S₃、控制处理系统将收到的电信号转换为二维光场数据，并获得待测火焰的三维结构。本发明内窥镜系统冷却效率高，可以在高温、单视角条件下采集和显示待测火焰的三维结构。

本申请是申请号为201410199208.0，申请日为2014年05月09日，发明名称为“重建炉膛内火焰三维结构的采集装置及采集方法”专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光场成像技术领域，特别涉及一种重建炉膛内火焰三维结构的采集方法。

背景技术

Lippmann于1908年提出集成照相(Integral Photography，IP)的概念，通过微镜头阵列代替Ives于1903年开发的针孔阵列，在成像面上形成一系列具有微小差别的微图像，记录原像面处的光辐射的角度信息，该技术亦被用于三维全息成像。在此基础上，Gershun于1936年提出了光场(Light Field)的概念，将光辐射在空间各个位置向各个方向的传播定义为光场，光辐射包含二维位置信息和二维方向信息并在光场中传递，到达空间不同点处的光辐射量连续变化并能够通过计算获得像面上每点的光辐射量。

近一个多世纪以来，诸多学者不断完善和发展光场的理论研究与实际应用，Okoshi、Dudnikov、Dudley和Montebello等对集成照相技术不断改进，微镜头阵列的光场相机形式也逐渐成熟。1991年Adelson等首次提出全光场相机(Plenoptic camera)的概念。Levoy等将光场理论进一步完善，于1996年提出光场渲染理论(Light Field Rendering,LFR)，建立了成像公式，并将其应用于显微成像领域，于2006年开发了光场显微镜(LightField Microscopy,LFM)。基于Levoy建立的成像公式，2005年Ng等发明了第一台手持光场相机，后于2006年成立Lytro公司并将该发明正式商业化，自2011年起生产民用消费级的Lytro光场相机。Georgiev等于2006年提出了提高光场相机空间分辨率的方法，Fife等于2008年开发了光场感光芯片，而最早的商业化光场相机则由Wietzke和Perwass创立的Raytrix公司开发并于2010年生产销售。光场相机从理论提出至正式商业产品的出现共间隔100余年，导致这一现象的原因是光场相机内高品质微镜头阵列、高分辨率感光器件以及高运算能力的个人计算机直至近年才问世，另一重要基础是提高光场相机分辨率的成像理论及算法的提出，这些客观条件的具备使生产符合成本效益的光场相机成为可能。

针对工业炉膛内火焰的可视化技术经过多年发展，已具备检测炉内火焰结构、温度场等特性的功能，但不能实现炉膛内火焰三维结构的重建，尤其在高温以及炉膛开孔或单视角条件下的炉膛内火焰三维结构的重建。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的采集方法不能实现在高温以及炉膛开孔或单视角条件下的炉膛内火焰三维结构的重建的缺陷，提供一种重建炉膛内火焰三维结构的采集方法，该采集方法能够在高温、单视角条件下重建火焰三维结构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种重建炉膛内火焰三维结构的采集方法，其特点在于，该采集方法利用采集装置实现，该采集装置包括内窥镜系统、光场相机和控制处理系统；

该内窥镜系统用于将该炉膛内的待测火焰图像通过石英镜头和传像光路引出至炉膛外并与该光场相机相匹配，其包括一水冷夹套、一固定有该石英镜头的传像部件和一固定于该光场相机与该水冷夹套的端部之间的连接部件，该水冷夹套包括一内层和一外层，该内层内形成有一内腔，该内层与外层之间形成有一外腔；