[发明专利]一种基于随机一致性采样技术的火焰高温测量标定方法

说明书

一种基于随机一致性采样技术的火焰高温测量标定方法，属于数字图像处理以及参数测量应用研究领域。该方法主要包括图像采集模块、数据处理模块，其特征在于：该方法的图像采集模块包括矩形石棉板、高清摄像机、光谱测温仪和USB传输线；数据处理模块包括计算机、数据处理以及界面显示软件。本发明根据光谱测温仪对火焰图像中矩形石棉板上圆孔测量的温度值和利用数字图像处理技术得到的圆孔图像灰度值，采用随机一致性采样技术进行温度和图像灰度之间的参数标定。本发明提出的方法能够反映高温过程的真实温度、能处理异常测量数据点、测量精度高，能为火焰温度测量提供准确数据，在数字图像处理及辐射测温等领域有着广泛的应用。

技术领域

本发明涉及的是一种数字图像处理以及参数测量应用研究领域的方法，具体是一种基于随机一致性采样技术的火焰高温测量标定方法。

背景技术

随着CCD和CMOS图像传感器技术、计算机硬件技术和数字图像处理技术的迅速发展，快门速度超过1000帧/秒的高速摄像机逐渐被应用到各种非接触测量领域，如位移、振动、精密零件尺寸测量、瞬时高温火焰的温度测量等。

基于数字图像处理技术的温度测量是一种发展迅速的非接触式测量方法，在国内外都受到深入研究，其实时性、灵活性、非接触式等优点避免了传统检测方法存在的不足。在图像测量方面进行研究的国家中，德国、美国、日本等工业国家位于前列，并且提出较多图像测量的原理与方法，相对而言我们国家在图像方面研究起步较晚，研究图像测量技术是从80年代中期开始的，当时主要应用是使用线阵电荷耦合器(Charge Coupled Device,简称CCD)测量长度，测量钢丝直径，但精度不高。加之CCD相机价格偏高，所以基于图像测量方法没有得到普及。

近年来，随着半导体、微电子、计算机技术和数字图像处理技术的发展，国内外在图像测量技术方面发展迅速。而由于CCD制作工艺和集成电路(Integrated Circuit，简称IC)技术的迅速发展，CCD图像测量系统性能提高的同时成本下降，低成本高性能更能促进基于 CCD图像的温度测量技术的发展。

目前，在已发表的文献中，基于CCD图像传感器的高温温度场测量标定方法主要是利用高温黑体炉来标定图像亮度与对应温度之间的关系。然而，该标定方法存在以下问题：(1)将所有高温过程产生的辐射看作黑体辐射，因而不能反映高温过程的真实温度；(2)标定过程常用的最小二乘法难于解决异常数据点问题。

为了获取精确的标定图像亮度与其相应的温度之间关系，用于测量燃烧火焰温度。本发明利用耐高温石棉材料制备矩形板，矩形板表面布满圆孔；对置入火焰中矩形板获得CCD图像后，根据每个圆孔测量的实际温度值与其相应图像估计的亮度值标定初温度与亮度值间的函数关系曲线。本发明建立了高精度的多幅图像温度亮度标定方法，该方法对于高温火焰温度测量具有重要的实际意义。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于：提供一种基于随机一致性采样处理技术的火焰高温测量标定方法。

本发明所采取的技术方案，具体结构参见图1，该方法主要包括图像采集模块1、数据处理模块2，其特征在于：该方法的图像温度采集模块1主要实现通过摄像头对火焰和火焰中的石棉矩形板从不同视角获得多幅图像以及光谱测温仪对石棉矩形板上每个圆孔测量火焰真实温度；数据处理系统2实现数据处理功能，建立实际温度值与其相应图像亮度值的函数关系。

根据本发明，能够在实现高温火焰温度测量系统的准确标定，避免采用高温黑体炉标定不能反映高温过程的真实温度导致的较大误差。

应用所述一种基于随机一致性采样技术的火焰高温测量标定方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1)：读取光谱测温仪对火焰图像中石棉板矩形圆孔点测量的温度数据，记录在计算机中。

步骤2)：利用相机对火焰及石棉板图像进行多个角度成像，并记录在计算机中。