[发明专利]一种发动机内窥式火焰测量系统及图像处理方法

说明书

本发明涉及一种发动机内窥式火焰测量系统及图像处理方法，内窥式火焰测量系统包括发动机缸体、光学通道、内窥镜探头、内窥镜适配器、可视化相机、相机适配器、相机导轨。图像处理方法包括将可视化相机采集缸内的火焰信息，首先通过图像标定系统对火焰温度进行处理，再通过坐标系转换系统对火焰可视化图像进行畸形校正，最后通过光强信号和图像饱和度的误差分析系统，实现发动机内窥式火焰参数的图像处理。该测量系统及图像处理方法可以实现内窥式发动机火焰的图像采集及处理，准确获取视场任意一点的温度数据以及整个视场的火焰温度统计学数据，通过图像校正方法，实现了三维火焰的二维参数化，便于对火焰参数进行提取。

(一)技术领域

本发明涉及发动机测试领域，具体是涉及一种发动机内窥式火焰测量系统及图像处理方法。

(二)背景技术

火焰参数是衡量燃烧过程的重要指标，对研究燃烧机理、提高性能、降低排放具有指导意义。发动机内窥式火焰测试具有实时测量，空间解析度高，光路简单，信号干扰少等优点，能够实现对火焰时空演化过程的大尺度连续测量，成为近年来研究的热点。但是内窥式可视化试验拍摄到的可视化图像具有图像畸变、图像立体的特点，如何对内窥式火焰图像进行处理成为了目前亟待解决的问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供了一种发动机内窥式火焰测量系统及图像处理方法，该测量系统及图像处理方法可以实现内窥式发动机火焰的图像采集及处理，准确获取视场任意一点的温度数据以及整个视场的火焰温度统计学数据，通过图像校正方法，实现了三维火焰的二维参数化，便于对火焰参数进行提取。为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种发动机内窥式火焰测量系统及图像处理方法，内窥式火焰测量系统包括发动机缸体、光学通道、内窥镜探头、内窥镜适配器、可视化相机、相机适配器、相机导轨。其特征在于，该图像处理方法包括：步骤1，通过可视化相机采集缸内的火焰信息，获得内窥式火焰可视化图像；步骤2，通过图像标定系统对火焰温度进行处理；步骤3，通过坐标系转换系统对火焰可视化图像进行畸形校正；步骤4，通过光强信号和图像饱和度的误差分析系统，对图像处理方法所得结果进行分析，满足需要，可对火焰参数进行参数提取，若不满足，则重新处理。

可选的，发动机缸体内的光学通道为等径圆柱体，内窥镜探头为石英材质，内窥镜适配器为中空结构，包括冷却空气进口、冷却空气出口、表面有螺纹结构，内窥镜探头和可视化相机之间通过相机适配器连接，相机适配器内部加工有内窥镜探头连接螺纹，与内窥镜探头连接，外部加工有可视化相机连接器，相机连接器外部为耐腐蚀橡胶结构，内部为中空结构，连接器内部顶端加工有石英玻璃窗口，直径与光纤探头直径一致。

其中，步骤2火焰可视化图像首先通过图像标定系统，标定系统对图像首先进行三原色分离，再通过标定好的辐射强度-火焰温度对应关系，获得内窥式火焰温度参数。

可选的，辐射强度-火焰温度对应关系通过黑体炉试验获得。

其中，步骤3火焰可视化图像校正系统针对鱼眼内窥式镜头进行径向畸变校正和切向畸变校正两方面，建立原始图像与畸变图像的映射关系，使畸变像素点归位，获得火焰温度二维可视化图像。

其中，步骤4图像处理误差分析系统包括标定板误差分析、图像饱和点分析和标定曲线误差分析。标定板误差分析要在发动机内部放置标准标定板，标定板平铺于活塞顶面，通过倒拖发动机，获得动态标定板信息，与火焰图像对应分析；图像饱和点分析要剔除处理后不符合规律的数据点，剔除数据点通过相邻连通区域数据进行8-邻域计算得到。标定曲线误差分析是指在标定实验中将实验数据通过不同拟合曲线拟合，拟合精确度的误差。

(四)附图说明

图1为本发明实施例所公开的内窥式火焰测量系统的结构示意图。

图2为本发明实施例所公开的内窥式火焰测量系统的可视化系统示意图。

图3为本发明实施例所公开的内窥式火焰图像处理方法步骤图。

(五)具体实施方式