[发明专利]一种火焰通过环形石英玻璃在二维投影图像中的成像方法

权利要求书

1.一种火焰通过环形石英玻璃在二维投影图像中的成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、从作为测站点的摄像机所在位置A观测，光源进入环形石英玻璃后发生两次折射，得到无折射的目标点B经过圆环玻璃折射后偏移到观测点P点，即AB为无折射光路，AP为折射光路，∠ACE和∠OCD为第一次折射的入射角和折射角，∠CDF和∠ODP为第二次折射的入射角和折射角，由AC入射的光线经折射后光路为：AC—CD—DP；

步骤二、基于环形石英玻璃的射线路径分析，获得观测点P所在射线方程表达式，具体包括以下处理：

(1)确定直线OA方程表达式、直线AB方程表达式及点B坐标：

以O点为圆心，圆环横向半径方向为X轴，纵向方向为Y轴建立坐标系；透镜中心点与观测点所在的直线与X轴的交点为目标点B；透镜中心点坐标G(G_x,G_y)，G点位于AB直线上，根据直线方程的斜截式求得直线l_OA的方程为：

y=AyAx(x-Ax)+Ay]]>

B点又为l_AG与x轴交点，故求得B点坐标为：

Bx=-Gy·(Ax-Gx)Ay-Gy+Gx]]>

此时直线AB为无玻璃折射时的射线路径；

(2)求∠ACE、点C坐标：

设环形石英玻璃灯外径、内径分别为R，r；

则点C为直线l_AG与圆环外圆的交点，C点坐标为C(C_x,C_y)，满足联立方程式

x2+y2=R2y=AyAx(x-Gx)+Gy]]>

∠ACE为直线l_AB和l_AB的夹角，为求得∠ACE由夹角公式，应确立l_OC的斜率K_OC

KOC=CyCx]]>

KAB=Ay-GyAx-Gx]]>

所以

∠ACE=arctan[|KAB-KOCKAB·KOC|]]]>

(3)由折射定律求出第一次折射角∠OCD；

sin∠ACEsin∠OCD=n2n1]]>

其中n₁为空气折射率，n₂为玻璃折射率；

(4)求第二次入射角∠CDF：

点D为直线CD与环形玻璃内圆的交点，通过求解点D的位置坐标，

x2+y2=r2y=KCD(x-Cx)+Cy]]>

确立直线OD和直线CD夹角，从而得到第二次入射角∠CDF；

∠CDF=arctan[|KCD-KODKCD·KOD|]]]>

K_CD为直线CD的斜率、K_OD为直线OD的斜率；

(5)求出第二次折射角∠ODP：

sin∠ODP=n2n1·sin∠CDF]]>

空气折射率为n₁，玻璃的折射率为n₂；

(6)得出射线方程表达式：

通过计算出第二次折射角∠ODP，由观察可知，射线DP是直线OD顺时针旋转∠ODP所得，因此

KDP=tan[arctanDyDx]-∠ODP]]>

通过校正后，射线l_DP的方程表达式为

y＝K_DP(x-D_x)+D_y