[发明专利]一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：包括上位机、标定板、触发驱动电路、支撑结构、窗口镜片、分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头；所述分镜头、第一工业相机、第二工业相机、第一镜头和第二镜头都安装在所述支撑结构内部；所述支撑结构的侧面你设有窗口，窗口上设有窗口镜片；所述第一工业相机、第二工业相机、触发驱动电路和标定板都与所述上位机连接；所述第一工业相机和所述第二工业相机都与所述触发驱动电路连接；所述第一镜头通过螺母固定安装在所述第一工业相机上；所述第二镜头通过螺母固定安装在所述第二工业相机上。

2.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述第一工业相机安装在所述支撑结构的顶面上，与所述支撑机构顶面垂直；所述第二工业相机安装在所述支撑结构的侧面，与所述支撑结构侧面垂直；所述第一工业相机和所述第二工业相互垂直。

3.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述分光镜安装在所述支撑结构内部，与所述支撑结构的底面以及所述第一工业相机、第二工业相机之间都呈45°角。

4.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于，所述第一镜头包括两个第一镜头组和第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片安装在所述两个第一镜头组中间；所述第二镜头包括两个第二镜头组和第二窄带滤光片；所述第二窄带滤光片安装在两个所述第二镜头组中间；所述第一窄带滤光片的中心波长为900nm-950nm；所述第二窄带滤光片的中心波长为750nm-800nm；所述第一窄带滤光片和所述第二窄带滤光片的带宽都是30nm。

5.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述上位机为笔记本电脑或者工控机；所述上位机包括图像采集模块、标定模块、通信模块、图像处理模块、文件模块。

6.根据权利要求5所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述图像采集模块与所述第一工业相机和第二工业相机通过USB或者千兆网或者CameraLink连接；所述通信模块与所述触发驱动电路通过USB串口通信连接。

7.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述第一工业相机和第一镜头采用C型或者CS型连接；所述第二工业相机和所述第二镜头采用C型或者CS型连接。

8.根据权利要求7所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述第一工业相机和所述第二工业相机使用CMOS传感器。

9.根据权利要求1所述一种基于近红外波段比色法的火场温度测量装置，其特征在于：所述触发驱动电路包括USB接口、微处理器和光耦模块；所述USB接口与所述上位机通过USB线连接；所述光耦模块的输出通过同轴电缆连接所述工业相机的I/O接口。

10.一种基于近红外波段比色法的火场温度测量的方法，其特征在于：使用权利要求1至权利要求9提供的火场温度测量装置测量火场温度，包括下列步骤：

步骤一：进行标定，获得镜头和响应参数：

(1)用第一工业相机和第二工业相机分别拍摄标定板的图像，并将拍到的图像传送到上位机内；上位机内的标定模块使用OpenCV库函数提取拍摄两幅标定板图像的角点，使用最小二乘法建立两幅图像角点之间的线性关系，公式如下：

x₂＝ax₁+by₁+c

y₂＝dx₁+ey₁+f

式中(x₁,y₁)及(x₂,y₂)分别为两幅图像中对应的网格角点位置，然后通过最小二乘法拟合得到参数a,b,c,d,e,f。由此得到第一工业相机和第二工业相机拍摄的的标定板的图像之间的位置对应关系；

(2)使用该权利要求1至权利要求9提供的装置测量已知温度的物体，根据实际温度修正测量结构，从而得到公式

中的常数C₂。

步骤二：测量火场温度：

(1)上位机控制软件完成第一工业相机和第二工业相机的初始化工作，发送指令给触发驱动电路，触发驱动电路驱动所述第一工业相机和第二工业相机同步拍摄火场图片，

并对两幅图片使用标定获得的几何关系进行平行缩放，保证两幅图片的像素一一对应；

(2)基于公式

计算每个像素的温度场，并实时绘制及显示温度场分布。

(3)上位机内的文件模块保存温度场分布图像以及视频文件。