[发明专利]一种基于改进三色法的高炉燃烧带温度场检测方法

说明书

本发明提供一种基于改进三色法的高炉燃烧带温度场检测方法，属于检测方法技术领域。本发明事先经过黑体炉标定CCD检测系统，拟合得出所选的五个波长灰度与温度之间的函数关系式；该方法主要步骤如下：(1)获得一个彩色图像和两个黑白图像；(2)获得图像的五个波长对应的灰度值；(3)获得两组基于改进的三色法的燃烧带温度图像；(4)通过均值算法求出最终的燃烧带温度图像。本发明对检测对象的环境无干扰，能够减小彩色CCD相机采用比色法检测中双基色波长选择不合理造成的测量误差。

技术领域

本发明涉及检测方法技术领域，特别是指一种基于改进三色法的高炉燃烧带温度场检测方法。

背景技术

将辐射图像处理技术与计算机技术应用于煤粉燃烧的高炉温度场检测，是近年来出现的一种新技术。由于其具有测温范围广、非接触测量、对被测火焰无干扰等特点，目前受到了国内外学者的重视。理论研究与实验室实验已经开展了多年。

目前，国内外广泛采用的基本方法是基于普朗克辐射定律的双色法。现已开发了在高炉风口窥视孔上使用基于彩色CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)相机的检测系统，该系统能够同时提供煤粉燃烧的实时视频，还能够利用图像RGB(Red-gree-bule，光的三原色)值与温度的对应关系，建立火焰图像的温度场曲线，以此显示出温度场分布。由于比色法中波长的选取对测量结果的影响较大，而彩色CCD工业相机的RGB波长是固定的，无法通过算法来消除硬件带来的测量不准确的误差。

为此，马钢又尝试采用分光系统，使用彩色CCD与高温近红外CCD的双CCD的复合摄像探头，通过变送转换单元、图像信息分析系统以此连接，将摄取的图像传输到高炉操作室，同时提供对应的温度分布热图像及温度曲线。该分光系统在面对燃烧带视角范围内燃烧带温度变化较大时，CCD辐射摄像探头容易出现过饱和现象。且在采用比色法计算温度曲线时，没有对采集系统的复合摄像探头进行黑体炉标定，没有有效的选择比色法所需的单波长辐射图像，因此无法解决温度场分布测量不准确的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于改进三色法的高炉燃烧带温度场检测方法，其目的在于通过合理的波长选择，同时减少检测系统设备构成的情况下，提高高炉燃烧带温度场检测的精度。

该方法包括如下步骤：

(1)获取辐射图像：将分光系统放置于高炉燃烧带窥视孔前端，采用图像采集系统获取燃烧带辐射图像，得到燃烧带的彩色图像和黑白图像；

(2)获取图像的灰度值：从步骤(1)所得彩色图像中得到各像素红、绿、蓝三个波长的灰度值R_ij，G_ij，B_ij，分别从步骤(1)所得的两个黑白图像中获得对应波长的灰度值C_ij，D_ij；

(3)计算温度图像：选择R_ij，G_ij，C_ij三个波长对应的灰度值，根据黑体炉标定的结果，采用改进三色法计算出第一组燃烧带温度场图像，计算得到的各像素温度为T_1，ij；选择G_ij，B_ij，D_ij三个波长对应的灰度值，采用改进三色法计算出第二组燃烧带温度场图像，得到各像素温度T_2，ij；

(4)计算最终的燃烧带温度场：通过均值算法求出最终的燃烧带温度图像T_ij。