[发明专利]一种基于红外图像处理的建筑墙体传热系数检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种红外图像处理的建筑墙体传热系数检测方法，可用于各类建筑墙体的传热系数无损检测。

背景技术

当今世界能源紧缺问题日益严重，随着经济发展和城市化建设进程加快，我国建筑能耗占总能耗的比例越来越高。多项对策和措施已被提出和实施，力求缓解能源问题，建筑节能是其中一项。因此，在建筑建造完成交付前对其多项指标进行检测，评定其是否符合建筑节能要求己是不可缺少的环节。

目前，国内外大多采用建筑热工法进行现场检测来评价建筑节能是否达标，该方法中最关键的指标是检测墙体传热系数。主流传热系数检测方法有两种：一种是热流计法，现场测量的内容包括热流密度室内气温和外气温，保温隔热墙体的内表面温度及外表面温度，热流计的两表面温度，所使用的仪表主要是热电偶和热流计。另一种检测方法是热箱法，其原理是利用人工制造一个一维的传热环境，被检测部位的内侧用热箱测试，利用热箱和室内模拟采暖条件，而另一侧为室外(自然条件)。该方法是通过测量热箱的发热量以得到被测部位的传热量，计算得到该被测部位的传热系数。

利用热流计法进行建筑节能检测的缺点是：（1）我国《居住建筑节能检测标准》中规定连续检测时间应大于等于96小时，检测周期一般较长；（2）检测通常以点带面，而难以确定能够代表围护结构实际节能状态的检测点，尤其是以空心块材砌筑的墙体，测点布置困难；（3）粘贴热流计常常会造成室内墙体装修的损坏，因此，热流计法对既有民用居住建筑的节能检测有较多不便；（4）热流计法需要保持一维稳态传热过程，需要长时间封闭房间，将给居民日常生活造成影响；（5）受季节限制，只能在采暖期测试。而热箱法检测虽不受季节影响，但其存在的缺陷也很明显，主要有以下几点：（1）不能测试热桥及不规则部位；（2）检测需要的仪器设备多，安装搬运的工作量大；（3）消除误差较困难，环境在变，标定热箱不方便；（4）为满足一维传热假定，加热面的高和宽至少为墙厚8-10倍，即热箱加热面的高、宽至少2米以上，现场检测难以实现。（5）对既有建筑的检测与热流计法具有同样的弊端。

而红外热像技术利用热辐射原理，通过测取目标物体表面的红外辐射能，将被测物体表面的温度分布转换为形象直观的热像图像。这种技术较其他传统检测技术具有速度快、检测距离远、非必须接触、同时检测面积大等一系列优点，通过获取待检测建筑物表面温度分布而分析其内部状况，比目前存在的其它方法具有一定的优越性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外图像处理的建筑墙体传热系数检测方法，针对现有技术的不足，可以快速且大面积的检测建筑墙体的传热系数，并且对建筑无损害。该方法在建筑墙体传热系数的检测中，首先运用原位校准技术测定目标墙体的反射率与环境反射的辐射能量，再用热像仪拍摄获取目标墙体的热像图，经过处理去噪，排除热工缺陷区域后，得到目标墙体的实际辐射能量，然后由斯特藩-玻尔兹曼定律得到目标墙体外表面的实际温度精确值，最后计算得出目标墙体的传热系数。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种基于红外图像处理的建筑墙体传热系数检测方法，其特征在于，它包括如下步骤，步骤一：通过“原位校准”试验测定目标墙体外表面的发射率和环境反射的辐射能量；步骤二：通过热像仪获取目标墙体外表面的红外辐射能，将被测物体表面的温度分布转换为形象直观的热像图像；步骤三：进行热像图处理，通过滤波解决噪声干扰，且排除热像图中存在的热工缺陷区域；步骤四：确定目标墙体外表面各点热辐射大小；步骤五：确定墙体外表面各点温度精确值；步骤六：计算得出墙体即围护结构的传热系数。

（1）进一步，步骤一所述的测定目标墙体外表面的发射率和环境反射的辐射能量是指：11：将褶皱的铝箔固定在目标墙体的一个表面上，通过得到的热像图以此来确定反射的环境温度。如果在这一点上的红外摄像机发射率设置为1.0，热像仪捕捉到的目标辐射能量即为经过铝箔反射的环境反射能量；12：对于发射率的测量，将一块反射率已知的黑胶带固定在目标墙体上，在图像的后期处理中，可确定已知发射率部分的精确温度。当到达热平衡时，黑胶布的温度等于目标墙体外表面的温度，此时黑胶布和目标墙体外表面发射的能量中只有表面发射率和传感器获取辐射能量是有差别的，由此可计算出目标墙体外表面发射率。

（2）进一步，步骤二所述的获取目标墙体外表面热像图时，需在墙体达到稳态导热过程阶段，且室内外温差达到10°C以上，否则将影响检测精度。要选择近距离拍摄，且选择空气湿度小于85%时进行目标红外图像的获取。