[发明专利]一种基于可见光照片的物体表面温度的测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于可见光照片的物体表面温度的测量方法及装置，方法包括首先通过训练得到优化的基于可见光照片的物体表面温度识别的温度识别模型，采集未知温度下的待测物体表面的可见光照片，提取可见光照片的三基色灰度频率分布信息输入该温度识别模型，得到待测物体表面的温度。装置包括获取可见光照片的图像采集系统和获取物体表面温度的图像处理系统。本发明适用于可见光波段的室温物体表面温度测量，并且结构简单，便于操作，解决了传统接触式测温工具安装维护困难，无法应用于恶劣环境的问题。并且相较于现有可见光图像测温技术只能用于高温物体，有效扩大了可见光图像测温技术的测量范围。

技术领域

本发明属于图像识别技术领域，更具体地，涉及一种基于可见光照片的物体表面温度的测量方法及装置。

背景技术

在工业控制和过程监测领域内，温度是反映物体状态的一个重要参数。测量温度的方法很多，根据传感器与被测对象的位置关系，通常分为接触式测温和非接触测温两大类。

热电偶和热电阻是典型的接触式测温工具，测量结果准确，测量成本低。但是动态性能差，而且被测对象的范围有限制，如一些具有腐蚀性或者温度太高的物体就不适合用接触式测温方法。

非接触式测温不直接与被测对象接触，而是利用物体的热辐射进行测温。红外热像技术是一种比较普遍的非接触测温方式，不存在热接触和热平衡，具有较高的安全性和快速响应性。但是红外图像分辨率较低，会导致测量结果的不准确，而且红外成像仪价格昂贵。

可见光图像测温技术是近几年的研究热点。它利用彩色CCD摄取的可见光图像实现温度检测，但是该技术一般是在高温条件下进行的，如锅炉，回转窑。在低温或室温下，例如100度以下，可见光波段发射率低，只能在中红外波段测量。因此，目前的可见光图像测温技术在可见光波段难以测量室温。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于可见光照片的物体表面温度的测量方法及装置，旨在解决现有可见光波段的物体表面温度测量范围小的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种基于可见光照片的物体表面温度识别模型的训练方法，包括以下步骤：

(1)采集已知温度下的物体表面的可见光照片，提取可见光照片固定区域的三基色灰度频率分布信息组成数据集，将数据集随机划分成训练集和验证集；

(2)对训练集进行学习得到初始温度识别模型，利用初始温度识别模型对验证集进行验证，得到验证温度，计算验证温度与验证集的已知温度方差；

(3)重新将数据集随机划分为训练集和验证集，重复步骤(2)，得到多个方差，计算多个方差的平均值得到平均方差；

(4)在可见光照片中选取不同的固定区域，提取固定区域的三基色灰度频率分布信息组成数据集，将第一数据集随机划分成训练集和验证集，然后重复步骤(2)至(3)，得到所有固定区域的平均方差，将固定区域的平均方差的最小值对应的温度识别模型作为优化后的温度识别模型。

进一步地，固定区域的选择原则为：

0m≤图像中待测物体所占区域的宽度，0n≤图像中待测物体所占区域的长度，其中，m为固定区域的宽度，n为固定区域的长度。

进一步地，提取固定区域的三基色灰度频率分布信息包括：

提取固定区域的全部像素点的三基色灰度值后，计算三基色灰度值中的每个灰度级的像素点个数，每个灰度级的像素点个数与固定区域的全部像素点个数的比值为每个灰度级的频率，进而得到三基色灰度值中所有灰度级的频率分布，构成固定区域的三基色灰度直方图，作为固定区域的三基色灰度频率分布信息。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于可见光照片的物体表面温度识别模型，通过上述的模型训练方法训练得到。