[发明专利]一种金属表面氧化层温度测量方法

说明书

本发明涉及测量技术领域，更具体地涉及一种金属表面氧化层温度测量方法，具体步骤如下：(1)建立不同温度、不同氧化程度图像库，拍摄待测设备在固定光源照射下的照片；(2)对图像库的图像进行反射光色度信息提取，并建立只需6个特征量的数据集；(3)对数据集进行种类划分，并训练建立人工神经网络；(4)利用训练得到的神经网络进行温度预测；(5)对非数据库照片进行温度预测，完成拍摄照片的温度的测量。本发明利用造价相对低廉的可见光相机，通过提取被监测物体图像的单个像素色度特征，为监测因设备缺陷造成的温升提供了一种新的简便且低成本的解决方案；由于该方法不依赖热辐射，而是光反射，因此可广泛用于常温金属表面氧化层温度的测量。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，更具体地涉及一种金属表面氧化层温度测量方法。

背景技术

目前用来检测温度的方法用的比较多的有红外热像技术，示温漆、基于数字图像处理测量温度场和利用神经网络进行温度识别等。红外热成像技术没有使用本发明的可见光波段、存在分辨率低，设备造价昂贵等问题，而且该方法没有涉及对图像自动化处理的研究，未摆脱对人工分析和处理的依赖。示温漆温度人工判读是根据示温漆样片颜色对应的温度来测试验件的温度，这种方法准确率很低。利用数字图像处理测量温度场和利用神经网络进行温度识别也都没有利用到单个像素色度特征所包含的丰富信息，而且大多用于高温情况下，即利用的是热辐射信息，不是热反射信息。利用可见光数字图像色度信息，特别是可见光相机照片的色度信息结合人工智能技术识别温度未见报道。

孙晓刚的基于遗传神经网络的多光谱辐射测温法,光谱学与光谱分析利用人工神经网络学习和预测多光谱辐射测温数据，尚未直接利用可见光图像；王烨的高温管道内流体流量计温度识别研究提出了由管道外壁面温度分布识别管内流体温度的计算方法，既没有涉及到可见光图像，也没有利用到机器学习技术；刘金琨的基于神经网络的高炉炉顶煤气温度分布的模式识别是利用神经网络去识别高炉炉顶煤气温度分布模式，但是采用的是已经测量得到的高炉温度，然后评估描述整体温度分布规律，没有涉及到利用可见光图像测量温度；李斌杰的基于火焰图像识别的信息融合技术在辊道窑温度检测中的应用是利用火焰的照片来识别温度，温度高(1200度以上)，且没有采用机器学习技术；于坤林的基于数字图像处理的温度场测量方法的研究是利用数字图像处理得到示温漆的颜色温度特性曲线，不是直接面对物体表面热辐射图像，而是经过其他物体对温度的转换表示，也没有利用到机器学习技术；许永华的高炉温度场的红外图像识别检测方法及应用是利用红外图像进行高炉温度场的检测，并非直接利用可见光图像；张佳佳的SVD与SVM叠加算法在玻璃温度表图像识别中的应用是利用支持向量机和奇异值分解实现玻璃温度表图像识别，是对温度测量装置读数的识别，不是直接测量物理量。

中国专利CN107449983A公开了一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置是利用的红外图像；中国专利CN108491803A公开了一种识别图像中物体和温度的装置及相应的识别方法是可见光图像和红外图像的融合来确认物体和温度，都没有直接利用可见光图像测量温度；中国专利CN108399277A公开了一种基于温度与应变关联性的桥梁损伤识别方法是利用线性回归模型拟合出桥梁应变分量与温度的联系，中国专利CN108361928A公开了基于图像识别的空调控制方法及系统是利用图像识别的方式确定空调调控方案，都不涉及利用图像的可见光热反射对温度进行测量；中国专利CN107976263A公开了光热反射测温方法及系统虽然是利用反射光信号测温，但未涉及图像，也未使用人工智能(包括神经网络)方法；中国专利CN110243759A公开了可见光热反射测温装置提出利用反射光信号获取被测物体热过程图像来测量物体温度的方法，但也未使用人工智能(包括神经网络)方法。中国专利CN 110160661 A公开了基于可见光照片的物体表面温度的测量方法及装置，但是采用的图像特征是三基色灰度频率分布，共768个特征量，不是本申请的R、G、B灰度值和HIS空间下的色调、饱和度、亮度值的6个特征量，特征量不一样，个数也不一样；采用的机器学习方法是 KNN近邻算法，不是本申请的结合6个特征量的神经网络算法；另外测试对象是一般物体表面，不是本申请针对的是金属表面氧化层的温度。

发明内容