[发明专利]光场相机的特征光线采样优化方法、处理装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种光场相机的特征光线采样优化方法、处理装置及存储介质，特征光线采样优化方法包括如下步骤：对火焰进行三维网格划分；根据相机参数，将光线从图像探测器追迹到火焰，并记录每根光线穿过的火焰网格编号，以及每根光线的天顶角和圆周角；保留穿过火焰网格的有效光线；有效光线进行光线聚类和圆周角聚类；遍历圆周角聚类中的每一簇，以及光线聚类中的每一类，确定最终特征光线。本发明不依赖于火焰的物性参数、光场相机类型，操作简单，容易实现。在火焰温度场重建过程中，只需利用特征光线就能快速、准确地重建温度场，克服了数量巨大且冗余的火焰辐射信息在温度场求解过程中带来的巨大时间成本问题，减少了对计算机内存的要求。

技术领域

本发明涉及一种光场相机的特征光线采样优化方法，属于火焰温度测量技术领域。

背景技术

火焰燃烧温度是与燃烧过程密切相关的重要指标。开展火焰三维温度场的测量，有助于揭示燃烧现象的本质和燃烧过程的规律，对于控制燃烧污染物的生成和排放，燃烧系统的设计和优化运行具有重大的意义。基于辐射成像的火焰温度场非接触测量技术利用火焰自身辐射图像获取火焰的温度信息，具有非侵入式、测量精度高、可连续实时测量等优点，近来被越来越多的研究人员所研究和使用。

光场相机作为火焰辐射成像采集装置，在主透镜和图像探测器中间加装微透镜阵列，相比于传统相机，不仅能够在单次曝光下以更高的精确度记录火焰辐射的强度信息，还能分辨辐射光线的方向，结合反演算法，如非负最小二乘算法就能够实现火焰三维温度场的重建。

光场相机探测到的光线数量巨大，但光场相机是利用微透镜阵列将通过主透镜聚焦于该微透镜上像点的不同方向的辐射强度信息分离出来并分别记录在微透镜后面所覆盖的CCD探测器的像元上，所以分离出来的探测光线方向角度变化范围很小(例如Raytrix相机图像探测器每个像素对应光束的锥形角小于0.015°)，光线的冗余度很高。利用这些数量巨大且冗余的火焰辐射信息进行火焰三维温度场重建时，复杂的矩阵运算带来的时间成本和大型矩阵存储对计算机内存的要求，使得重建过程的时间分辨率较低、资源消耗较大，尤其是对火焰温度场、吸收系数分布等联合重建时，重建耗时更长、所需计算资源更大。因此有必要对光场采样进行优化、降低光场采样的冗余性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种光场相机的特征光线采样优化方法、处理装置及存储介质。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种光场相机的特征光线采样优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对火焰进行三维网格划分，并对划分的火焰网格进行编号；

步骤二、根据相机参数，每个像素追迹一根光线，将光线从图像探测器追迹到火焰，并记录每根光线穿过的火焰网格编号，以及每根光线的天顶角和圆周角；

步骤三、删除未穿过火焰网格的无效光线，保留穿过火焰网格的有效光线；有效光线进行步骤四至步骤九；

步骤四、光线聚类：将穿过相同火焰网格的有效光线归为一类；

步骤五、圆周角聚类：针对步骤四中的每一类，根据每类光线圆周角的分布进行圆周角聚类，将圆周角相等的光线归为一簇，得到穿过相同火焰网格且圆周角相等的每一簇光线的天顶角分布；

步骤六、选取步骤五中该簇光线对应天顶角中的K个特征天顶角；

步骤七、选取步骤六中特征天顶角所对应的K根光线作为该簇光线的特征光线；

步骤八、遍历圆周角聚类中的每一簇，以及光线聚类中的每一类，确定最终特征光线。

确定的最终特征光线总数为：