[发明专利]基于光场相机的高温部件多光谱测温方法及系统

说明书

本发明提供了一种温度测量技术领域内的基于光场相机的高温部件辐射测温方法及系统，包括如下步骤：S1，利用标准温度源对光场相机多光谱测温系统进行标定；S2，使用标定后的多光谱测温系统采集高温部件光场多光谱图像；S3，解耦高温部件光场多光谱图像，获得解耦数据；S4，利用解耦数据获取高温部件物点真实温度。本发明简化了传统多光谱测温方法中的光学采集系统，结合了多光谱测温与面阵测温的优点，可解算二维真实温度场，对于推动多光谱辐射测温技术的发展具有一定的意义。

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，特别涉及一种基于光场相机的高温部件辐射测温方法及系统。

背景技术

目前，高温部件的测温方式可分为接触式测温与非接触式测温。其中，非接触式测温具有对被测物体无影响、动态响应好、输出信号较大、测量精度较高、测量的范围较宽等优点而备受关注，非接触式测温主要以辐射测温方法为主，包括亮度测温法、比色测温法以及多光谱辐射测温法等。

其中，多光谱测温方法通过测量多个波长(几个到几十个不等)的辐射亮度，根据发射率解算目标真温，在辐射测温领域应用较为广泛。传统多光谱高温计一般为点测量或者测量区域较小，难以能获得被测物表面整体二维温度场，无法避免被测物局部误差。在飞行器、涡轮机叶片以及其他高温部件表面温度测量时，为获得高温部件表面二维温度场，避免局部误差，更加清晰准确的评估高温部件整体工作状态，研究人员提出了基于面阵CCD(Charge-coupled Device)测温的光学系统及其适用算法。

近些年，随着计算机视觉领域软硬件的飞速发展，国内外关于面阵CCD辐射测温方法的研究取得了较大进步。但是目前一块彩色感光芯片最多只能采集三个波段(RGB)的多光谱，若实现更多光谱图像采集需要采用相机阵列或者多路分光的方式，其光学采集系统仍会非常复杂，难以实用，构建适当的多光谱成像系统仍是困扰该领域的重要问题。

经对现有技术检索，中国发明专利号为CN201310633736.8，发明名称为一种多光谱辐射测温方法，特征在于：其特征在于，包括以下步骤：[1]光谱仪记录得到脉冲宽谱光源在出光时的光谱信号V1(λ)；[2]光谱仪记录脉冲宽谱光源和火焰同时作用下的光谱信号，获取火焰单独辐照到光谱仪的信号V2(λ)和火焰与宽谱光源同时作用下的光谱信号V3(λ)；[3]计算得到火焰发射率系数ε(λ)＝(V2(λ)+V1(λ)-V3(λ))/V1(λ)；[4]对公式进行数据拟合，得到火焰积分路径上的温度值；其中λ为工作波长，T为工作温度，C1和C2分别为第一辐射常数和第二辐射常数，k为系统校正常数；[5]计算得到不同时刻下的火焰温度参数。该发明方法使用的装置较为复杂，对真是温度场的温度解算精度较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于光场相机的高温部件多光谱测温方法及系统。

根据本发明提供的一种基于光场相机的高温部件多光谱测温方法，包括如下步骤：

S1，利用标准温度源对光场相机多光谱测温系统进行标定；

S2，使用标定后的多光谱测温系统采集高温部件光场多光谱图像；

S3，解耦高温部件光场多光谱图像，获得解耦数据；

S4，利用解耦数据获取高温部件物点真实温度。

一些实施方式中，所述步骤S1中光场相机采用多光谱滤波片阵列与微透镜阵列耦合调制，实现标准温度源多光谱图像采集，确定灰度值与温度值之间对应关系。

一些实施方式中，所述步骤S2中对被测部件测温时，测温范围、精度与滤波片阵列的选择匹配对应，例如为实现1％测温精度，可采用4×4滤波片阵列，采集16个波段下多光谱图像；如实现更高测温精度，可采用更多滤波片，采集更多波段多光谱图像。

一些实施方式中，所述步骤S3中解耦高温部件光场多光谱图像是将二维多光谱图像解耦为单维度多光谱图像。