[发明专利]基于高速成像技术的瞬态温度场测试方法及其测试系统

摘要

本发明公开一种基于高速成像技术的瞬态温度场测试方法及其测试系统，包括彩色高速相机、中性密度滤光片、光学镜头、计算机。光学镜头将瞬态温度场辐射产生的亮度信息聚焦于高速相机的CMOS图像传感器上；中性密度滤光片用于控制通光量，以保证相机工作在非饱和区域同时能够扩展温度测量上限；高速相机将成像在CMOS传感器上的光信息转化为数字图像RGB信息；计算机对高速相机采集的瞬态温度场图像信息进行分析，根据软件中内置的经相机标定得到的温度转换模型可得到瞬态温度场及相关特征参数。本发明可以实现瞬态温度场的远距测量，具有高时间分辨率及高测温上限的特点，同时可直观地获得每个时刻的温度分布渲染图及相关温度特征参数。

主权项

1.一种基于高速成像技术的瞬态温度场测试方法，其特征在于，利用彩色高速摄像机（4）对温度测量的时间分辨率为10‑5s，测温范围为1200‑3300摄氏度的瞬态温度场（1）进行测量，得到温度分布的渲染图像及相关温度特征参数，具体包括以下步骤：步骤1：利用高温黑体炉，对彩色高速摄像机（4）、镜头（3）及中性密度滤光片（2）的组合进行标定，同时进行相机拍摄过饱和的抑制，获取多段图像RGB灰度值对应温度的转换模型及其相对应的彩色高速摄像机（4）、镜头（3）及中性密度滤光片（2）的设定参数；步骤2：依据所要分析的瞬态温度场（1）预估的温度范围，选择相应的彩色高速相机（4）、镜头（3）及中性密度滤光片（2）设定参数，之后应用彩色高速摄像机（4）拍摄瞬态温度场（1）的视频；步骤3：对瞬态温度场（1）视频的每帧图像进行图像预处理，除去异常的数据点的同时将温度区域与背景分割，并提取出有效的温度场；步骤4：针对图像分割所得到的有效温度场，将其每个像素点的R、G、B值带入相对应的温度转换模型，得出每个像素点所表征的温度值，进而得到整个有效温度场的温度；步骤5：依据每个像素点所表征的温度值，建立温度分布渲染图像，并对温度场进行统计学分析，得到平均温度、最高温度及其位置、相关的温度曲线。