[发明专利]一种基于多光谱相机的辐射测温法

权利要求书

1.一种基于多光谱相机的辐射测温法，其特征是包含如下几个步骤：

步骤1：对多光谱相机进行标定，将多光谱相机固定于黑体炉前，将相机镜头正对于黑体炉光路出口，调整好光圈与曝光时间后进行黑、白平衡的对照拍摄；

步骤2：将黑体炉由1700℃间隔50℃进行降温至800℃，每个温度点下选取合理的曝光时间进行标定；

步骤3：将拍摄获得的灰度值与相应温度下的黑体炉绝对辐射强度进行拟合，获得多光谱相机16波段下的各个波段的标定系数；

步骤4：将多光谱相机固定于被测目标前，调整好曝光时间，光圈大小应与相机标定时保持一致；

步骤5：对被测目标进行拍摄，获得初始灰度图像矩阵信息，并利用计算机分离获得16个波段下各个波段的灰度图像矩阵信息，由步骤3获得的16波段下的标定系数计算得到被测目标的光谱辐射强度；由16波段中任一波段下的灰度信息获得辐射强度处理方法如下式：

式中，为第k波段的标定系数集[a₀,a₁,a₂,a₃,a₄]，为第k波段相机成像空间内第i行j列的成像点的辐射强度，为第k波段相机成像空间内第i行j列的成像点的灰度值与积分时间t的商，函数对应关系为

步骤6：基于Hottel和Broughton发光火焰模型，由步骤5中获得的被测目标的辐射强度矩阵得到被测目标投影温度的二维空间分布与16波段下的发射率分布；所述步骤6中有如下几个子步骤：

步骤6.1根据被测火焰对象，预估火焰温度范围与火焰吸收能力κL的范围；

步骤6.2在不同温度与不同火焰吸收能力下依据Hottel和Broughton发光火焰模型计算光谱辐射强度，计算公式如下：

式中：C₁为普朗克第一辐射常数，C₂为普朗克第二辐射常数，κL为火焰吸收能力，T为火焰温度；

步骤6.3评估测量辐射强度与计算光谱辐射强度的偏差，计算残差平方和|f |² ，判别式如下：

式中：I(λ_i)为测量辐射强度，n为波段数目，选取偏差最小时对应的温度作为测量火焰温度，选取偏差最小时的火焰吸收能力κL，并通过下式计算火焰的光谱发射率：

2.根据权利要求1中基于多光谱相机的辐射测温法，其特征在于，所述多光谱相机获得的初始灰度图像分辨率为2048×1088，其中包含有512×272个成像单元，即每个成像单元中包含有16个波段灰度信息。

3.根据权利要求1中基于多光谱相机的辐射测温法，其特征在于：所述的多光谱相机可获得595nm-860nm波段范围内的16个波段单波段下512×272分辨率的灰度图像，每个波段的灰度信息是由初始灰度图像分离所得，在相机未饱和情况下，所得到的被测目标的灰度值矩阵中每个像素点的灰度值为0-1023。

4.根据权利要求1中基于多光谱相机的辐射测温法，其特征在于：在步骤2，步骤4中对曝光时间进行选择时，应保证所获得的灰度数据中不出现饱和的数据点。

5.根据权利要求1中基于多光谱相机的辐射测温法，其特征在于：在步骤5中使用多光谱相机对被测目标进行拍摄的过程中，所选用的曝光时间可以与标定时不一致，这是因为多光谱相机所记录的灰度值在同一温度下对不同曝光时间是线性变化的。