CN111402233B

CN111402233B - 航空航天飞行器热防护部件测试装置

Info

Publication number: CN111402233B
Application number: CN202010181701.5A
Authority: CN
Inventors: 冯雪; 张金松; 唐云龙; 岳孟坤
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2040-03-16
Also published as: CN111402233A

Abstract

本公开涉及一种航空航天飞行器热防护部件测试装置，所述装置包括考核舱、摄像单元、发光单元、测温单元、滑轨支架、滑轨支座及控制单元：控制单元，用于控制加热单元将热防护部件进行加热；在热防护部件被加热时，控制发光单元发光、控制摄像单元采集图像、并控制测温单元采集热防护部件的预设参考点的单点参考温度；对每个摄像组件采集到的图像进行处理，得到拼接图像，拼接图像为热防护部件的完整表面图像；利用拼接图像确定热防护部件的位移场、应变场；利用拼接图像及单点参考温度确定温度场。本公开通过多个摄像组件拍摄热防护器件的图像，可以提高图像分辨率，确定热防护器件的位移场、应变场和温度场，从而获得准确的测试结果。

Description

航空航天飞行器热防护部件测试装置

技术领域

本公开涉及测试技术领域，尤其涉及一种航空航天飞行器热防护部件测试装置。

背景技术

航空航天飞行器热防护部件(例如大尺度平板结构)是航天航空飞行器外部热防护的重要部件，在工程中具有十分重要的应用价值。为了保证服役时热防护部件的稳定性和可靠性，在服役前对采用的热防护部件进行热防护考核是必不可少的。现有的热防护考核主要采用电弧风洞等高温测试手段，但实际测试中对于热防护部件的测试特别是温度场和变形场的测量具有一定的挑战性。对热防护部件测试的难点在于大尺寸带来的一系列图像采集、分析的难题，相关技术难以获取清晰完整的测试图像，并且无法计算得到全场温度场和变形场，这对于材料考核产生了十分不利的影响。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种航空航天飞行器热防护部件测试装置，用于测试热防护部件的位移场、应变场和温度场，所述装置包括考核舱、摄像单元、发光单元、测温单元、滑轨支架、滑轨支座及控制单元：

所述热防护部件固定于所述考核舱的封闭空间中，所述考核舱中设置有加热单元及观察窗，所述加热单元用于对所述热防护部件进行加热；

所述摄像单元包括三个或三个以上的摄像组件，各个摄像组件、发光单元及测温单元分别通过滑轨支座设置于滑轨支架上，每个摄像组件被设置为通过所述观察窗采集所述热防护部件的部分图像，相邻的摄像组件采集的图像具有重叠部分，且各个摄像组件的综合视野完全覆盖所述热防护部件，

控制单元，电连接于所述加热单元、所述摄像单元、所述发光单元、所述测温单元，用于：

控制所述加热单元将所述热防护部件进行加热；

在所述热防护部件被加热时，控制所述发光单元发光、控制所述摄像单元采集图像、并控制所述测温单元采集所述热防护部件的预设参考点的单点参考温度；

对每个摄像组件采集到的图像进行处理，得到拼接图像，所述拼接图像为所述热防护部件的完整表面图像；

利用所述拼接图像确定所述热防护部件的位移场、应变场；

利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场。

在一种可能的实施方式中，所述对每个摄像组件采集到的图像进行处理，得到拼接图像，包括：

确定图像之间的重叠区域；

根据图像之间的重叠区域确定图像之间的变换参数，所述变换参数包括两个图像的像素之间的平移量、缩放比例、旋转比例、水平及垂直变形比例；

根据所述变换参数对重叠区域的像素坐标进行变换，得到重叠区域被拼接后每个像素的像素坐标；

根据图像之间的重叠区域的像素值及预设融合参数确定重叠区域被拼接后的每个像素的像素值；

根据每个图像未重叠区域的像素值、像素坐标及重叠区域被拼接后的像素坐标和像素值得到所述拼接图像。

在一种可能的实施方式中，所述确定图像之间的重叠区域，包括：

提取每个图像的颜色空间RGB中的B通道数据，根据每个图像的B通道数据确定图像之间的重叠区域。

在一种可能的实施方式中，所述利用所述拼接图像确定所述热防护部件的位移场、应变场，包括：

提取所述拼接图像的颜色空间RGB中的B通道数据；

对所述拼接图像的B通道数据进行处理，确定所述热防护部件的位移场、应变场。

在一种可能的实施方式中，所述利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场，包括：

提取所述拼接图像的颜色空间RGB中的R通道数据和G通道数据，得到第一比值，所述第一比值为所述拼接图像各个像素的R通道数据与G通道数据的比值；

根据各个图像之间的变换参数及各个像素的R通道数据与G通道数据的比值确定第二比值；

利用所述第二比值、所述单点参考温度及所述预设参考点的R通道数据和G通道数据确定所述热防护部件的温度场。

在一种可能的实施方式中，所述根据各个图像之间的变换参数及各个像素的R通道数据与G通道数据的比值确定第二比值，包括：

根据如下公式确定所述第二比值：

其中，

表示所述第二比值，

和

分别表示所述拼接图像被划分的区域A、区域B和区域C对应的第一比值，其中，区域A、区域B和区域C按照各个摄像组件所采集的图像位置对应划分。

在一种可能的实施方式中，所述利用所述第二比值、所述单点参考温度及所述预设参考点的R通道数据和G通道数据确定所述热防护部件的温度场，包括：

利用如下公式确定所述热防护部件的温度场：

其中，

表示拼接图像D的第二比值，R₀，G₀分别表示预设参考点的R通道数据和G通道数据，C₂表示普朗克常数；λ_G和λ_R分别表示绿光和红光的波长常数，T_D(x,y)表示图像中任意位置(x,y)的温度，T₀表示单点参考温度。

在一种可能的实施方式中，相邻的摄像组件采集的图像的重叠部分大于摄像组件的采集面积的30％。

在一种可能的实施方式中，所述考核舱中还设置有夹具，用于固定所述热防护部件；

所述加热单元包括氧丙烷火焰喷枪，所述加热单元距离所述热防护部件15mm～25mm；

所述发光单元包括蓝光光源，所述测温单元包括红外测温仪；

所述摄像组件包括CCD相机，在每个CCD相机镜头端设置有蓝光滤光片，蓝光滤波片与蓝光光源波段一致。

通过以上装置，本公开实施例可以在考核舱中对热防护器件进行加热，在加热过程中通过多个摄像组件获取多张热防护器件的图像，对多张图像进行处理以确定热防护器件的位移场、应变场和温度场，本公开实施例通过多个摄像组件拍摄热防护器件的图像，并拼接为热防护器件的全景图像，可以提高图像分辨率，从而获得准确的测试结果。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施方式的航空航天飞行器热防护部件测试装置的示意图。

图2示出了根据本公开一实施方式的航空航天飞行器热防护部件测试方法的流程图。

图3示出了根据本公开一实施方式的摄像组件布置示意图。

图4示出了根据本公开一实施方式中的获取拼接图像的示意图。

图5示出了根据本公开一实施方式的位移场、应变场计算示意图。

图6示出了根据本公开一实施方式的拼接图像示意图。

图7示出了根据本公开一实施方式的图像拼接的示意图。

图8示出了热防护部件的位移场的示意图。

图9示出了热防护部件的温度场的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的航空航天飞行器热防护部件测试装置的示意图。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的航空航天飞行器热防护部件测试方法的流程图。

所述用于测试热防护部件的位移场、应变场和温度场，如图1所示，所述装置包括考核舱11、摄像单元12、发光单元13、测温单元14、滑轨支架15、滑轨支座16及控制单元17：

所述热防护部件10固定于所述考核舱11的封闭空间中，所述考核舱11中设置有加热单元18及观察窗19，所述加热单元18用于对所述热防护部件10进行加热；

所述摄像单元12包括三个或三个以上的摄像组件102，各个摄像组件102、发光单元13及测温单元14分别通过滑轨支座16设置于滑轨支架15上，每个摄像组件102被设置为通过所述观察窗19采集所述热防护部件10的部分图像，相邻的摄像组件102采集的图像具有重叠部分，且各个摄像组件102的综合视野完全覆盖所述热防护部件10，

控制单元17，电连接于所述加热单元18、所述摄像单元12、所述发光单元13、所述测温单元14。

如图2所示，所述控制单元17用于：

步骤S11，控制所述加热单元18将所述热防护部件10进行加热；

步骤S12，在所述热防护部件10被加热时，控制所述发光单元13发光、控制所述摄像单元12采集图像、并控制所述测温单元14采集所述热防护部件10的预设参考点的单点参考温度；

步骤S13，对每个摄像组件102采集到的图像进行处理，得到拼接图像，所述拼接图像为所述热防护部件10的完整表面图像；

步骤S14，利用所述拼接图像确定所述热防护部件10的位移场、应变场；

步骤S15，利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场。

在一个示例中，位移场(displacement field)可以是指热防护部件三维空间内的位移矢量的空间分布状况。

在一个示例中，应变场(strain field)可以是指热防护部件上应变状态随空间点的变化。热防护部件受外力或其他因素影响时，它内部的应变呈现某种分布状况。为了表明热防护部件的这种情况，将热防护部件连同它内部的应变分布状况称为应变场。

在一个示例中，温度场可以是热防护部件上各个点上温度的集合。

在一个示例中，热防护部件10可以为大尺寸平板，其形状可以为正方形、长方形等。热防护部件可以选取碳材料或碳化硅材料，在一个示例中，尺寸例如为500mm×200mm×10mm。

在一种可能的实施方式中，相邻的摄像组件采集的图像的重叠部分可以大于或等于摄像组件的采集面积的30％，通过将相邻的摄像组件采集的图像的重叠部分可以大于或等于摄像组件的采集面积的30％，本公开实施例可以在图像拼接时得到更加自然、准确的拼接图像。

下面以摄像单元12包括的摄像组件102的数目为3对本公开实施例进行示例性说明，当然，应该明白的是设想单元12包括的摄像组件102的数目也可以为大于3的任意数目，对此，本公开实施例不做限定。

在一个示例中，如图1所示，三个摄像组件可以设置在一个滑轨支架15上，通过合理设置各个摄像组件102之间的距离，可以使得相邻的摄像组件102采集的图像的重叠部分大于摄像组件的采集面积的30％，且3个摄像组件102的取景范围可以综合覆盖热防护部件10。

在一个示例中，所述摄像组件102可以包括CCD相机，在每个CCD相机镜头端可以设置有蓝光滤光片。

通过在每个CCD相机镜头端设置蓝光滤光片，本公开实施例可以消除强辐射光的干扰，从而提高测试结果的准确性，在一个示例中，蓝光滤光片的波长与发光单元发出的光的波长可以相同，例如，均为365nm。

请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施方式的摄像组件布置示意图。

图3中显示了用于测量大样本表面信息的多相机方法(b)与传统单相机方法(a)之间的比较。如果增加相机和样品表面之间的距离，则可视范围会增加，但表面图像的分辨率会降低，这会影响测试精度。

从图3的(a)中可以看出，使用大视角的相机镜头(例如广角镜头)可以获得平板试样的整体表面信息(L₁₁)，远大于小视角相机镜头的视野范围(L₁₁>L₁₂)。但是，当单个摄像机中的像素数固定且试样大小相同时，大视角镜头中样本图像所占据的像素数很少，并且像素之间的距离变大，大大降低了计算精度。因此，通过单个大视角的相机镜头难以掌握样本表面的局部特征信息。

因此为了提高计算精度，本公开实施例采用多个摄像组件102采集多张图像，并进行计算。从图3的(b)中可以看出，通过组合多个小视角(L₂₁,L₂₂,L₂₃)镜头相机(2、3、4)，可以保证被测样品表面局部特征信息的准确性保持不变。

在一种可能的实施方式中，所述考核舱11中还设置有夹具，用于固定所述热防护部件10。

在一个示例中，考核舱11还可以被设置为真空环境。

在一种可能的实施方式中，所述加热单元18可以包括氧丙烷火焰喷枪，所述加热单元距离所述热防护部件15mm～25mm，例如为20mm。

在一个示例中，加热单元18可以喷射高速高温热流，在高温电弧风洞环境下可以产生局部温度超过3000K的高温热流，用以加热热防护部件。

在一种可能的实施方式中，所述发光单元13可以包括蓝光光源，可以用于补偿考核舱11中的环境光，通过与设置在摄像组件102镜头端的蓝光滤光片配合，可以消除强光辐射的影响。

在一种可能的实施方式中，所述测温单元14可以包括红外测温仪，通过将测温单元14固定在滑动支架上，可测量热防护部件10的预设参考点的温度，并可以通过有线或无线方式将温度数据实时传输至控制单元17。

在一个示例中，观察窗19可以由耐高温石英玻璃制成，用于以非接触式光学测试数据采集。

在一个示例中，通过滑动支架15和滑轨支座16，可以实现摄像组件102、测温单元14、发光单元13的位置、方向、姿态的调整。

在一个示例中，控制单元17可以为工作站、服务器、计算机或其他可以实现计算功能的终端。控制单元17与测温单元、发光单元、摄像单元、加热单元等的通信方式可以为有线通信方式，也可以为无线通信方式，对此，本公开实施例不做限定。

应该说明的是，本公开实施例可以获取热防护部件被加热的不同阶段(不同温度下)的图像，进行不同阶段的分析，从而确定不同温度下热防护部件的测试结果，并确定热防护部件随温度增加时温度场、位移场、应变场的变化趋势。

下面对步骤S13的可能实现方式进行示例性介绍。

在一种可能的实施方式中，步骤S13对每个摄像组件采集到的图像进行处理，得到拼接图像，可以包括：

确定图像之间的重叠区域；

本公开实施例中，多个摄像组件拍摄的图像具有重叠区域，因此，本公开实施例通过确定图像之间的重叠区域，可以确定两两图像之间的变换参数，并利用变换参数对重叠区域的像素坐标进行坐标变换，可以确定重叠区域融合、拼接后的像素坐标，然后，根据重叠区域的像素值与预设融合参数确定重叠区域融合、拼接后的像素值，可以实现图像的拼接，得到拼接图像。

在一种可能的实施方式中，所述确定图像之间的重叠区域，可以包括：

本公开实施例对如何提取图像的各个通道数据的实施方式不作限定，本领域技术人员可以根据相关技术实现。

在一种可能的实施方式中，所述根据图像之间的重叠区域确定图像之间的变换参数，可以包括：

确定重叠区域中的特征点，通过匹配特征点确定初始变换参数；

通过递归算法确定所述变换参数。

在一个示例中，令p'(x',y'),p”(x”,y”)是两个图片H'和H”的重叠区域中的对应点，两个图像之间的对应关系可以通过以下公式确定：

X″＝MX′ (1)

其中，H'和H”的坐标为X'＝(x',y',1)T,X”＝(x”,y”,1)T，M是一个变换矩阵(变换参数)，包含8个参数，m₂和m₅表示两个图像的像素之间的平移量，m₀和m₄表示两个图像的像素之间的缩放比例，m₁，m₃表示两个图像的像素之间的旋转比例、m₆和m₇表示两个图像的像素之间的水平及垂直变形比例。只要确定变换参数，就可以确定图像的匹配关系。

在一个示例中，在确定变换参数时，本公开实施例可以利用重叠区域上下边界的坐标进行最优化处理，从而确定变换参数的最优解，例如，可以采用最小二乘法实现最优解的获得。

当然，对于获取变换参数的具体运算方法，本公开实施例不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况确定。

在一种可能的实施方式中，所述根据图像之间的重叠区域的像素值及预设融合参数确定重叠区域被拼接后的每个像素的像素值，可以包括：

利用如下公式确定每个像素的像素值：

其中，H(x,y)表示拼接后的像素(x,y)的像素值，a₁和a₂为所述预设融合参数，H′(x,y)表示图像H′的像素值，H″(x,y)表示图像H″的像素值。

在确定每个像素的像素值时，本公开实施例将图像未重叠部分的像素的像素值直接作为拼接图像的对应像素的像素值，在两个图像的重叠区域(H′∩H″)，通过预设融合参数以加权平均的方法对重叠区域中的像素的像素值进行平滑处理，从而消除重叠部分在进行拼接时的变形和亮度异常现象，从而实现拼接图像具有视觉一致性，没有明显的接缝。

请参阅图4，图4示出了根据本公开一实施方式中的获取拼接图像的示意图。

如图4所示，在一个示例中，三个摄像组件(CCD1、CCD2、CCD3)分别得到了图像B、图像A和图像C，其中，图像A中的D区域与图像B中的E区域为重叠区域，图像B中的F区域与图像C中的G区域为重叠区域，本公开实施例可以利用图像A与图像B的重叠区域根据上述方法确定变换参数，并利用变换参数对重叠区域的像素坐标进行坐标变换，并确定每个像素的像素值，得到拼接图像的H区域；可以利用图像B和图像C的重叠区域根据上述方法确定变换参数，并利用变换参数对该重叠区域的像素坐标进行坐标变换，并确定每个像素的像素值，从而得到拼接图像的I区域，将图像A、图像B、图像C未重叠的区域作为拼接图像的J、K、L区域，最终得到了拼接图像M(包括J、H、K、I、L区域)。

通过以上方法，本公开实施例可以利用具有重叠区域的图像得到分辨率更高的拼接图像，从而增加的图像的清晰度，有利于后续计算时获得经准确的测试结果。

在一种可能的实施方式中，步骤S14利用所述拼接图像确定所述热防护部件的位移场、应变场，可以包括：

提取所述拼接图像的颜色空间RGB中的B通道数据；

在一种可能的实施方式中，对所述拼接图像的B通道数据进行处理，确定所述热防护部件的位移场、应变场，可以包括：

利用数字图像相关法(Digital Image Correlation，DIC)处理所述拼接图像的B通道数据以确定所述热防护部件的位移场、应变场。

请参阅图5，图5示出了根据本公开一实施方式的位移场、应变场计算示意图。

在一个示例中，如图5所示，参考区域图像设为f(x,y)，并从中选取以任一点(x₀,y₀)为中心的(2N+1)×(2N+1)像素大小的正方形参考区域作为子区域(a)，变形后图像设为g(x′,y′)，并按照事先选取的相关函数进行相关计算，计算与参考区域子区域相关系数的极值，并以(x′₀,y′₀)为中心的目标区域子区域计算参考图像子区域中心点在x和y方向上对应的位移分量u，v。其中f(x,y)是参考图像子区域中坐标点(x,y)的灰度，g(x′,y′)是变形后区域中(x′,y′)的灰度。

当然，以上描述是示例性的，本公开对如何确定位移场、应变场的具体实施方式不做限定，本领域技术人员可以采用相关技术中的DIC方法确定。

在一种可能的实施方式中，步骤S15利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场，可以包括：

应该说明的是，本公开实施例对如何获取拼接图像的R通道数据和B通道数据的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要选择相关技术实现。

通过以上步骤，本公开实施例可以利用拼接图像的R通道数据、G通道数据及不同摄像组件拍摄得到的图像之间的变换参数确定热防护部件的温度场，拼接图像由多张图像拼接而成，因此可以确保拼接图像的图像精度，利用高精度的拼接图像计算得到R通道数据和B通道数据可以确定准确的温度场。

在一种可能的实施方式中，所述根据各个图像之间的变换参数及各个像素的R通道数据与G通道数据的比值确定第二比值，可以包括：

根据如下公式(4)确定所述第二比值：

其中，

表示所述第二比值，

和

假设三个摄像组件分别采集到图像A、图像B、图像C，利用图像A、图像B和图像C得到拼接图像后，对拼接图像进行区域划分，可以按照图像A、图像B、图像C的对应方式划分，例如，图像A对应于区域A，图像B对应于区域B，图像C对应于区域C。

在一个示例中，图像A对应的区域可以选取为测温单元所产生的预设参考点所在的图像区域。

请参阅图6，图6示出了根据本公开一实施方式的拼接图像示意图。

如图6所示，在一个示例中，假设图D为图A、图B、图C(分别对应区域A、区域B和区域C)拼接而成，可以根据公式(1)和公式(2)确定图A与图B的变换参数M_AB、图A和图C的变换参数M_AC，示例性的，变换参数M_AB如公式(5)所示，变换参数M_AC如公式(6)所示。

其中，m_B2和m_B5表示两个图像(图A和图B)的像素之间的平移量，m_B0和m_B4表示两个图像的像素之间的缩放比例，m_B1，m_B3表示两个图像的像素之间的旋转比例、m_B6和m_B7表示两个图像的像素之间的水平及垂直变形比例。

其中，m_C2和m_C5表示两个图像(图A和图C)的像素之间的平移量，m_C0和m_C4表示两个图像的像素之间的缩放比例，m_C1，m_C3表示两个图像的像素之间的旋转比例、m_C6和m_C7表示两个图像的像素之间的水平及垂直变形比例。

通过将拼接图像划分为图像A、图像B、图像C，可以确定每个图像的R通道数据与G通道数据的第一比值，将图像B中未与图像A重叠的部分(B-A)的第一比值与变换参数M_AB的积

作为拼接图像D的第二比值的一部分，将图像A的第一比值作为拼接图像D的第二比值的一部分

将图像C中未与图像A重叠的部分(C-A)的第一比值与变换参数M_AC的积

作为拼接图像D的第二比值的一部分，从而得到拼接图像D的第二比值(公式4)。

当然，以上描述示例性的，当摄像单元包括大于3个的摄像组件时，拼接图像可以由更多的图像拼接而成，在这种情况下，拼接图像的第二比值获取方法与上述方法相似，在此不做赘述。

在一种可能的实施方式中，所述利用所述第二比值、所述单点参考温度及所述预设参考点的R通道数据和G通道数据确定所述热防护部件的温度场，可以包括：

利用如下公式(7)确定所述热防护部件的温度场：

其中，

表示拼接图像D的第二比值，R₀，G₀分别表示参考点的R通道数据和G通道数据，C₂表示普朗克常数；λ_G和λ_R分别表示绿光和红光的波长常数，T_D(x,y)表示拼接图像D中任意位置(x,y)的温度，T₀表示单点参考温度。

通过以上装置和方法，本公开实施例可以根据图像之间的变换参数及拼接图像的R通道数据与G通道数据确定热防护部件的温度场，从而热防护部件进行考核，以检测热防护部件的性能。

下面对以上过程进行示例性描述。

可以首先假设如图1所示的测试装置，设置摄像单元中摄像组件的数目(例如为3个)，调整摄像组件的位置以使得视野覆盖热防护部件的全部表面，且保证相邻的摄像组件重叠区域大于或等于30％，根据需要设置预设参考点(例如为热防护部件的中间区域的任一点)。

在准备好测试装置并完成设置后，控制单元可以控制加热单元对热防护部件进行加热，控制发光单元发光，并控制摄像单元和测温单元实时采集和传输热防护部件的图像和单点参考温度到控制单元，当加热预设时间，或热防护部件被加热到预设温度一段时间后，控制单元可以关闭加热单元、发光单元、测温单元、摄像单元。

选取需要的任意时刻的图像和单点参考温度进行处理分析(例如加热前和加热后)，包括，对图像之间的重叠区域进行特征点检测和匹配，并对匹配后的边界进行最优化分析，确定变换参数。并利用预设融合参数和变换参数对图像进行拼接处理，得到拼接图像。

请参阅图7，图7示出了根据本公开一实施方式的图像拼接的示意图。

假设摄像组件的排列顺序为摄像组件B(CCD1)、摄像组件A(CCD2)、摄像组件C(CCD3)，则，图7中的(a)示出了加热前CCD1-CCD2的图像拼接结果；(b)加热前CCD2-CCD3的图像拼接结果；(c)示出了加热前CCD1-CCD3的图像拼接结果；(d)加热后CCD1-CCD2示出了的图像拼接结果；(e)示出了加热后CCD2-CCD3的图像拼接结果；(f)示出了加热后CCD1-CCD3的图像拼接结果。

在得到拼接图像后，可以提取拼接图像的B通道数据，基于DIC方法计算变形场(位移场和应变场)，并可以提取R通道数据和G通道数据，计算拼接图像的第二比值，并计算热防护部件的温度场。

请参阅图8和图9，图8示出了热防护部件的位移场的示意图，图9示出了热防护部件的温度场的示意图。

图8和图9中，横坐标(x)和纵坐标(y)都为像素(pixel)。

如图8所示，根据得到的位移场，可以不同的像素(x，y)的位移大小。

如图9所示，根据得到的温度场，可以确定不同的像素(x，y)的温度值。

本公开实施例针对热防护部件(大尺度平板)在电弧风洞等热考核环境中高温测试的困难，提出了基于多摄像组件的热防护部件的数字图像拼接原理和实验方法，并提出了计算全场温度和变形的方法，为大尺度平板结构的热考核提供了测量和分析手段，具有十分重要的工程价值。

本公开实施例采用多摄像组件，在消除高温强光辐射等干扰的基础上获取清晰的图像，利用数字图像融合技术对多相机图像的融合效果进行处理和评价，并选择合适的融合参数，进而给出最优的融合图像，尽可能提高融合图像的分辨率。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种航空航天飞行器热防护部件测试装置，其特征在于，用于测试热防护部件的位移场、应变场和温度场，所述装置包括考核舱、摄像单元、发光单元、测温单元、滑轨支架、滑轨支座及控制单元：

所述摄像单元包括三个或三个以上的摄像组件，各个摄像组件、发光单元及测温单元分别通过滑轨支座设置于滑轨支架上，以实现各个摄像组件、发光单元及测温单元的位置、方向、姿态的调整，每个摄像组件被设置为通过所述观察窗采集所述热防护部件的部分图像，相邻的摄像组件采集的图像具有重叠部分，且各个摄像组件的综合视野完全覆盖所述热防护部件；

控制所述加热单元将所述热防护部件进行加热；

利用所述拼接图像确定所述热防护部件的位移场、应变场；

利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场；

所述利用所述拼接图像及所述单点参考温度确定温度场，包括：

利用所述第二比值、所述单点参考温度及所述预设参考点的R通道数据和G通道数据确定所述热防护部件的温度场；

所述根据各个图像之间的变换参数及各个像素的R通道数据与G通道数据的比值确定第二比值，包括：

根据如下公式确定所述第二比值：