[发明专利]基于辅助调频光源的彩色成像温度场测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于辅助调频光源的彩色成像温度场测量装置，其特征在于，包括：辅助调频光源和彩色图像光电传感器；

所述辅助调频光源用于在开启状态下照射待测物体表面；

所述彩色图像光电传感器用于在所述辅助调频光源开启状态下，采集所述待测物体表面的第一彩色图像；其中，所述第一彩色图像的每个像素的红、绿、蓝色度值分别对应三个光谱通道的第一辐射强度；

所述彩色图像光电传感器还用于在所述辅助调频光源关闭状态下，采集所述待测物体表面的第二彩色图像；其中，所述第二彩色图像的每个像素的红、绿、蓝色度值分别对应三个光谱通道的第二辐射强度；

红、绿、蓝三个色度值分别反映了彩色图像光电传感器三个光谱通道的有效辐射强度信息，通过辐射强度定标，建立R、G、B色度值与三个光谱通道有效辐射强度的对应关系，因此，基于每个像素的R、G、B色度值数值和此对应关系，获得每个像素所代表的三个光谱通道的有效辐射强度；

其中，所述第一彩色图像和第二彩色图像的每个像素与待测物体表面的每个位置一一对应；所述待测物体的指定位置的温度是根据对应像素的任一光谱通道的所述第一辐射强度、第二辐射强度以及所述辅助调频光源在开启状态下自身的辐射强度确定的；具体采用以下公式进行计算：

其中，T是任一像素所对应的待测物体测量位置的温度，为所求量；λ_R,λ_G,λ_B分别代表彩色图像光电传感器R、G、B三个光谱通道的等效光谱波长；η_R,η_G,η_B分别代表三个光谱通道的传感器增益；分别代表三个光谱通道的仪器因子；V_R,1,V_G,1,V_B,1分别表示在辅助调频光源关闭状态下，R、G、B三个光谱通道测量输出的有效辐射强度信号，即第二辐射强度；V_R,2,V_G,2,V_B,2分别表示在辅助调频光源开启状态下，R、G、B三个光谱通道测量输出的有效辐射强度信号，即第一辐射强度；ε_R,ε_G,ε_B分别表示在R、G、B三个光谱通道即三个等效光谱波长的物体表面测量位置区域的发射率；I_b(λ_R,T)、I_b(λ_G,T)、I_b(λ_B,T)分别表示在与物体表面测量位置区域具有相同温度、三个等效光谱波长下的黑体辐射强度；I_e(λ_R),I_e(λ_G),I_e(λ_B)是辅助调频光源开启状态时在三个等效光谱波长下的辐射强度；

所述彩色图像光电传感器的采集频率是所述辅助调频光源的调制频率的偶数倍；其中，所述辅助调频光源的调制频率为所述辅助调频光源开启或关闭的频率；

所述三个光谱通道的测温范围不重叠；所述彩色图像光电传感器的测温范围为所述三个光谱通道的测温范围之和。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助调频光源为可见光光源，所述彩色图像光电传感器为可见光彩色图像光电传感器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助调频光源的数量为多个，多个辅助调频光源设置在以所述待测物体上部空间的半球表面，所述多个辐射调频光源投射的光线覆盖所述待测物体表面的测量区域。