[发明专利]一种基于高速相机的瞬态高温比色测温装置

权利要求书

1.一种基于高速相机的瞬态高温比色测温装置，其特征在于，包括光学系统、图像采集系统和图像处理系统；所述光学系统固定于镜头中，包括中性滤光片和窄带滤光片；中性滤光片设于窄带滤光片之前；图像采集系统包括高速相机和镜头、图像采集卡和拍摄触发装置，镜头安装在高速相机上，图像采集卡连接到高速相机中，并使用触发装置将高速相机和被测目标连接起来；所述图像处理系统是指在计算机上通过图像采集卡将测温图像传递到计算机中，首先对高温图像进行去模糊、去烟雾处理，再进行高温图像计算、存储和显示。

2.根据权利要求1所述基于高速相机的瞬态高温比色测温装置，其特征在于，所述光学系统接收被测物体发出的入射光，使用中性滤光片衰减进入到镜头的光线，防止过曝，然后光线通过窄带滤光片，将除了特定窄带波段外的光线全部滤除并在高速相机上成像；每帧图像的像素输出值采用如下公式计算：

其中，X是无量纲像素值，η是相对于全域增益的变焦系数，k是变焦系数，Φ是辐射衰减的公式(包括了观察距离、观察角度和透镜的参数)；Δt是曝光时间，F是光圈数,λ_i是窄带滤光片的波长，i＝1,2分别对应波长为λ1和λ2的窄带滤波片，S是光谱灵敏度，I(λ)是每个单位时间到达CCD的波长辐照度的光谱分布，n是高温计暗噪声。

3.根据权利要求1所述基于高速相机的瞬态高温比色测温装置，其特征在于，所述相机成像通过图像采集卡将图像传递到计算机，在计算机上进行图像处理；

图像处理时，先判断图像是否模糊，烟雾的浓度，然后选择是否对其进行去模糊去烟雾处理；烟雾的图像模型为：

I(x)＝J(x)t(x)+A(1-t(x))

其中，I(x)是现有的图像，J(x)是要恢复的原无雾图像，A是全球大气光成分，一般按照亮度大小前0.1％的像素，t(x)是大气折射率，大气折射率一般用暗通道来估计；

在去除烟雾干扰后，采用L1正则化约束条件降低图像的模糊度，如公式所示：

其中，x是模糊图像的灰度值，||x||₁代表了的元素的绝对值的和,A是模糊矩阵，λ是正则化参数；F(x)是修正后的图像的灰度值。

4.根据权利要求1所述基于高速相机的瞬态高温比色测温装置，其特征在于，所述计算机使用比色测温法公式对图像温度进行计算，计算公式为：

公式中的λ1和λ2分别是不同波长的窄带滤波片，Δλ是窄带滤波片的半高宽，一般选择Δλ＝0.01～0.02μm；M(λ1,T)和M(λ2,T)分别是两个不同波长的窄带滤波片对应相机的测得的灰度值；

R(T)是一个温度呈平面分布的系数矩阵；T是图像中的温度。