[发明专利]一种基于单相机比色测温系统的优化测温方法

权利要求书

1.一种基于单相机比色测温系统的优化测温方法，其特征在于，所述单相机比色测温系统基于双波段比色测温原理测温，所述双波段包括第一波段和第二波段，所述单相机比色测温系统利用分光元件将待测试件的辐射光束分成两束且分别进入通道一和通道二，所述优化测温方法包括：标定分光强度比例分布；优化像素单元温度计算公式；标定与优化像素单元温度计算公式参数；

其中，所述标定分光强度比例分布的步骤为：

在通道一设置中心波长为λ₁、带宽为δ的滤光片；在通道二设置中心波长为λ₂、带宽为δ的滤光片；

将单相机比色测温系统固定在指定位置；

将待测试件替换为散斑标定板，进行第一波段图像位置标定与子图像匹配，得到与所述第一波段对应的子图像匹配数据；进行第二波段图像位置标定与子图像匹配，得到与所述第二波段对应的子图像匹配数据；

将散斑标定板替换为白色标定板，获取第一波段的通道一光强分布图像和通道二光强分布图像；获取第二波段的通道一光强分布图像和通道二光强分布图像；

第一波段和第二波段参考目标点灰度值获取，利用所述第一波段的子图像匹配数据对第一波段的通道一光强分布图像和通道二光强分布图像进行图像匹配，获取第一波段的通道一子图像中所选第一目标点的灰度值g₁和通道二子图像中所选第二目标点的灰度值g₂；利用第二波段的子图像匹配数据对第二波段的通道一光强度分布图像和通道二光强度分布图像进行图像匹配，获取第二波段的通道一子图像中所选第三目标点的灰度值g₁'和通道二子图像中所选第四目标点的灰度值g₂'；所述第一目标点、第二目标点、第三目标点和第四目标点对应待测区域中同一个点，该点为参考目标点；

参考目标点分光强度比例计算，根据第一目标点的灰度值g₁、第二目标点的灰度值g₂、第三目标点的灰度值g₁'和第四目标点的灰度值g₂'，计算参考目标点的分光强度比例η；

待测区域分光强度比例分布计算，将待测区域内的所有的点设置为参考目标点，并逐点计算不同参考目标点的分光强度比例，获取待测区域分光强度比例分布；

所述优化像素单元温度计算公式的步骤为：将标定分光强度比例分布过程中获取的参考目标点分光强度比例η作为优化参数带入测温系统的温度计算公式，标定后测温系统的温度计算公式为其中，T为开尔文温度，h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数，K为常数，G₁为通道一子图像中像素点的灰度值，G₂为通道二子图像中像素点的灰度值，λ₁’为通道一中的波长参数，λ₂’为通道二中的波长参数；

所述标定与优化像素单元温度计算公式参数的步骤为：通过黑体炉和经过校准的标准光电测温仪获取K、λ₁’和λ₂’的最优标定结果；

滤光片选取，通道一选取中心波长为λ₁，带宽为δ的滤光片；通道二选取中心波长为λ₂，带宽也为δ的滤光片；

参考温度点选取，设置温度范围为t₁～t_n，在温度范围内均匀选取n个温度点t₁，t₂，…，t_n作为温度参考点，其中，温度参考点的温度单位为℃；

黑体炉升温，加热黑体炉，并用标准光电测温仪监测黑体炉炉底中心点的温度，当温度达到t_i且稳定后，记录参考点温度为t_i，其中，i＝1，2，…，n；

图像采集，当温度为t_i时，获取的黑体炉炉底中心点在通道一和通道二子图像的灰度值分别为和

重复黑体炉升温和图像采集步骤，直至获取n组温度参考点的值t_i，以及对应的黑体炉炉底中心点在通道一和通道二子图像的灰度值分别为和i＝1，2，…，n；

将标定后测温系统的温度计算公式作恒等变形并将T＝t+273.15℃带入得到令得到y＝Kx，其中，t为摄氏温度；

多参数协同优化，在第一波段和第二波段波长范围内，设定λ₁’和λ₂’的初始值，计算出n个温度参考点处对应的y_i和x_i，i＝1,2,···,n，利用最小二乘法对y的值和x的值进行线性拟合，线性相关系数为z，0＜z≤1，拟合方程为y＝Kx+b，利用数值优化迭代算法，不断在第一波段和第二波段的波长范围内迭代更新λ₁’和λ₂’的值，给定误差判据为α，线性相关系数判据为β，0β1，当b≤α且z≤β时，通过迭代获取K、λ₁’和λ₂’的值即是最优值。