[发明专利]一种基于对数多项式的实时高温温度场测量方法

说明书

本发明涉及高温温度场的测量技术领域，具体公开了一种基于对数多项式的实时高温温度场测量方法，包括如下步骤：(1)拍摄原始图像；(2)获取RGB空间图像；(3)计算基色强度对数r；(4)根据基色强度对数r与待测高温物体温度的函数关系，计算待测高温物体温度。本发明的测量方法为一种非接触式的实时高温温度场测量方法，相较于其他方法，充分考虑光学传感器所得数据与辐射强度的关系，减小由于数据存储问题引入的系统性误差。同时，也考虑了求解计算过程中的数值误差问题，对温度的检测误差可以小于2.2％，能够在工业场景中实时连续测量。

技术领域

本发明涉及高温温度场的测量技术领域，具体涉及一种基于对数多项式的实时高温温度场测量方法。

背景技术

工业领域，有非常多的行业涉及到高温过程，诸如火力发电、煤气化、冶金等。以冶金过程为例，可靠且连续的金属表面温度测量对有效操作控制至关重要。有效的温度控制，可以提高熔炼率，降低燃料消耗，并延长耐火材料寿命。其他工业过程也是类似情况，都只有在可靠且连续的测量出高温物体表面温度场的基础上，才能够针对性对过程进行调整，降本增效。

通常高温物体通常会自发辐射可见光。而可见光的辐射强度与光源的温度直接相关。国内外已开发了诸多基于光学方法测量高温物体表面温度的技术。专利公布号CN112556859 A的专利公开了一种碳烟火焰温度测量方法，该方法需要对同一高温表面透过两个波长相近的滤光片拍摄两次，通过比色测温法计算问题。但由于更换滤光片需要一定时间，必须要求火焰稳定。因此该法只适用于实验室等场景，对环境要求较高，且不能连续获取温度。

专利公布号CN 101403639 A的专利公开了一种碳氢火焰的温度图像及黑度图像检测方法，是一种利用CCD相机的测温方法，通过事先经黑体炉标定CCD探测器，拟合两基色比值的多项式与温度之间的函数关系。在已知该函数关系的基础上测量火焰温度。但由于该方法利用的数据为RGB24位图，基色值以8位字节存储。该数据已经经过图像压缩，对于原始数据而言存在一些非线性损失，并不能直接反映出火焰的辐射强度，因此，将会对温度测量产生较大数值误差。且在其应用黑体炉进行标定时，将两基色比值与温度直接回归，将过多的非线性性交给数据进行拟合，这对数据采集的质量要求非常高，且可能会导致模型过于复杂，泛用性不强。综合考虑该方法数值误差较大，在理论上有所欠缺。

发明内容

本发明基于现有技术中火焰温度测量存在的不足，提供一种基于对数变换和倒数变换的实时高温温度场测量方法，该方法不仅能够在工业场景中实时连续测量，还考虑了图像压缩过程中的损失，降低数值计算问题所带来的误差，测量精度高，检测误差可低于2.2％。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于对数多项式的实时高温温度场测量方法，包括如下步骤：

(1)拍摄原始图像：采用普通相机对待测高温物体进行拍摄，获得原始图像；

(2)获取RGB空间图像：将步骤(1)拍摄获取的原始图像导出颜色滤镜矩阵，进行Bayer插值，获得待测高温物体的RGB空间图像；

(3)计算基色强度对数r：计算待测高温物体的RGB空间图像中任意两基色的比例并取对数，获得任意两基色的强度比值对数，称为基色强度对数r；

(4)计算火焰温度：根据基色强度对数r与待测高温物体温度的函数关系，计算待测高温物体温度。

步骤(3)中，基色强度对数r的计算公式如下：

r＝ln(R/G)

或，r＝ln(R/B)

或，r＝ln(B/G)

其中，R、G、B分别代表三种基色的强度数据。