[发明专利]一种基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置

权利要求书

1.一种基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置，其特征在于，所述铁水测温装置包括光学镜头以及与所述光学镜头连接的图像处理模块(50)，其中：

所述光学镜头包括特谱光学镜头(10)和普通光学镜头(20)，所述特谱光学镜头(10)用于从第一角度采集高炉铁水光信号的特谱，所述普通光学镜头(20)用于从第二角度采集所述高炉铁水光信号的普通近红外波段，其中所述特谱为受粉尘干扰小的窄红外光谱波段，所述普通近红外波段为无粉尘干扰时的红外光谱波段，所述第一角度和所述第二角度不同，且所述特谱光学镜头(10)包括红外带通滤波片(101)、与所述红外带通滤波片(101)依次连接的硫系玻璃(102)、波段可调滤波片(103)以及特谱探测器(104)，其中：所述红外带通滤波片(101)，用于从第一角度采集从高炉铁水光信号中分离出的红外光，获得分离红外光；所述硫系玻璃(102)，用于对所述分离红外光进行光焦度；所述波段可调滤波片(103)，用于通过调节波段获取光焦度后的分离红外光的特谱；所述特谱探测器(104)，用于采集所述特谱，并根据所述特谱获得特谱图像，以及将所述特谱图像发送给所述图像处理模块(50)；

所述图像处理模块(50)，用于根据所述特谱和所述普通近红外波段获得铁水测温值，且所述图像处理模块(50)包括铁水流股区域提取单元、与所述铁水流股区域提取单元依次连接的局部非均值滤波单元、测温图像获取单元以及卡尔曼滤波融合单元，其中：所述铁水流股区域提取单元，用于通过Canny边缘检测算法提取所述特谱图像的第一铁水流股区域，以及提取普通近红外图像的第二铁水流股区域，其中所述普通近红外图像为所述普通光学镜头(20)中的普通近红外光探测器根据所述普通近红外波段获得的图像；所述滤波单元，用于对所述第一铁水流股区域进行滤波，获得第一滤波图像，以及对所述第二铁水流股区域进行滤波，获得第二滤波图像；所述测温图像获取单元，用于根据所述第一滤波图像获得特谱测温图像，以及根据所述第二滤波图像获得普通近红外测温图像；所述卡尔曼滤波融合单元，用于对所述特谱测温图像和所述普通近红外测温图像进行卡尔曼滤波融合，获得融合温度分布图像，并根据所述融合温度分布图像获得铁水测温值。

2.根据权利要求1所述的基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置，其特征在于，所述卡尔曼滤波融合单元包括先验估计协方差计算子单元、与所述先验估计协方差计算子单元依次连接的置信度计算子单元、融合温度分布图像获取子单元以及融合温度方差更新子单元，其中：

所述先验估计协方差计算子单元，用于根据所述普通近红外测温图像的方差以及上一时刻的融合温度方差，计算先验估计协方差；

所述置信度计算子单元，用于根据所述先验估计协方差和所述特谱测温图像的方差，计算所述特谱测温图像中测温值的置信度；

所述融合温度分布图像获取子单元，用于根据所述特谱测温图像、所述普通近红外测温图像以及所述置信度获取融合温度分布图像；

所述融合估计方差更新子单元，用于根据所述融合温度分布图像更新融合温度方差。

3.根据权利要求2所述的基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置，其特征在于，所述融合温度分布图像获取子单元获取融合温度分布图像的计算公式具体为：

其中，表示融合温度分布图像，表示特谱测温图像，y_k表示普通近红外测温图像，K_k表示特谱测温图像中测温值的置信度，且其中表示先验估计协方差，R表示特谱测温图像的方差。

4.根据权利要求3所述的基于特殊红外光谱波段的铁水测温装置，其特征在于，所述滤波单元包括梯度分类子单元和非局部均值滤波子单元，其中：

所述梯度分类子单元，用于根据所述第一铁水流股区域的梯度向量和第一预设阈值将所述第一铁水流股区域的像素分成第一大梯度像素和第一小梯度像素，以及根据所述第二铁水流股区域的梯度向量和第二预设阈值将所述第二铁水流股区域的像素分成第二大梯度像素和第二小梯度像素；

所述非局部均值滤波子单元，用于对所述第一大梯度像素进行非局部均值滤波，从而获得第一滤波图像，以及对所述第二大梯度像素进行非局部均值滤波，从而获得第二滤波图像。