一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110017904A(43)申请公布日2019.07.16(21)申请号201910429903.4(22)申请日2019.05.22(71)申请人徐州鑫维盛精密自动化设备有限公司地址221399江苏省徐州市邳州市经济开发区海河路16号欧洲半导体海归人才创业园(72)发明人戴景民韩松巍杨宗举(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人刘景祥(51)Int.Cl.G01J5/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法(57)摘要本发明是一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法。本发明通过将内部含有多通道分孔径系统的CCD相机进行黑平衡校正，实现多幅图像的初始化；通过黑体炉对CCD相机进行标定；将被测目标固定到距离CCD相机一定位置处进行快速加热，同时使用CCD相机进行不断拍摄以获得不同波长下的多种亮温值；利用多光谱算法，求解出被测目标真温值和发射率。本发明能有效克服利用图像三色值求解高温物体温度场分布易受外界干扰的缺点，提高了测温精度。CN110017904ACN110017904A权利要求书1/2页1.一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：包括如下步骤：步骤一：将内部含有多通道孔径系统的CCD相机固定到距离黑体炉14cm至15cm处并打开镜头，调整CCD相机的曝光时间、拍摄速率、分辨率、触发模式，并进行黑平衡校正以实现多幅图像的初始化；步骤二：对黑体炉进行升温，温度控制在1000K至2000K之间，黑体炉对CCD相机进行标定；步骤三：标定结束后，获得CCD相机各个通道的标定参数，将被测目标固定到距离CCD相机14cm至15cm处进行加热，同时使用CCD相机进行不断拍摄以获取被测目标的灰度信息，根据被测目标的灰度值进行亮温值计算，以获取多种不同波长下的亮温值；步骤四：结合不同光谱下的亮温值及其波长值，计算出被测目标真实温度值和发射率。2.根据权利要求1所述的一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：所述CCD相机的曝光时间调整为50帧/秒，拍摄速率为1/3410526秒，分辨率为1024×1024，触发模式调整为开始。3.根据权利要求1所述的一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：所述步骤三具体为：第一步：黑体炉标定CCD相机结束后，将被测目标固定到距离CCD相机14cm至15cm处进行加热；第二步：使用CCD相机进行不断拍摄以获取被测目标的灰度信息，将得到照片进行灰度值与亮温值的转换，得到多光谱下的目标的亮温值，通过下式获取多光谱下的目标的亮温值：其中，Gn为被测目标在n个通道上的灰度值，n为通道数，n为大于1的整数，An和Bn为n个通道的标定参数，Tn为被测目标在n个通道上的亮温值。4.根据权利要求1所述的一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：所述的CCD相机中安装有多孔径光学系统，所述的多孔径光学系统中设置有多个通道，以实现不同波长同时成像。5.根据权利要求4所述的一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：在所述孔径的光阑处设置了多种不同的滤光片以实现对光谱的分离，将各孔成的像分别呈到CCD相机的不同部分，最终获得同一个目标在不同光谱下的成像。6.根据权利要求1所述的一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法，其特征是：所述步骤四具体为：第一步：建立被测目标的发射率模型，通过下式表示被测目标的发射率模型：2CN110017904A权利要求书2/2页lnε＝a+bλn(2)其中，lnε为n个通道上的光谱发射率，T为被测目标的真实温度，a为发射率模型参数，b为发射路模型参数，λn为n个通道时所选用的波长值；第二步：建立被测目标的真实温度模型，通过下式表示被测目标的真实温度模型：其中，T为被测目标的真实温度，C2为常量：C2＝14388μmk。3CN110017904A说明书1/4页一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法技术领域[0001]本发明涉及光谱辐射测温技术领域，是一种基于CCD相机的多光谱辐射测温方法。背景技术[0002]电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型图像传感器，CCD传感器光谱响应多在可见光和近红外波段，通过在CCD传感器前加装一些分光、滤光等装置或对CCD传感器进行改造，对进入CCD的信息进行处理，通过对采集的信息进行分析，得到物体表面的温度场分布。[0003]随着计算机和电子技术的不断发展，基于CCD相机的测温方法受到广泛关注。该方法基于自然光可以分解为不同比例混合的三原色(R-红、G-绿、B-蓝)的原理。彩色CCD相机实现对图像的三原色采集