CN113030174A - 基于分区滤波的温度变形测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种基于分区滤波的温度变形测量方法及系统，所述方法包括：利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度；提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。本公开实施例通过在采集模块的前端设置衰减模块及滤波模块，实现对被测物表面光强的分区衰减及滤波，消除被测物表面存在的大亮度梯度对采集图像的不良影响，提升了被测物的温度场、变形场测量的准确性。
Description
技术领域
本公开涉及测量技术领域，尤其涉及一种基于分区滤波的温度变形测量方法及系统。
背景技术
高温热考核是实现对热防护材料/结构力学性能评估和改进的主要手段，高温强光辐射是非接触式光学测试方法主要面临的技术挑战，为解决这一技术难题，研究人员已经研发了窄带滤波技术和单色光源补偿照明的辐射抑制和高品质光学成像方法，这种方法对表面均一化辐射有显著的抑制作用。但在高温电弧风洞考核、石英灯热考核中，由于加热存在显著的非均匀性，被测试件表面局部存在高辐射亮度，导致表面存在大亮度梯度，引发大光比成像难题，现有的单一波段窄带滤波技术会导致局部灰度过高(过曝光)或灰度过低(欠曝光)。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种基于分区滤波的温度变形测量方法，所述方法包括：
利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，其中，所述图像采集装置包括采集模块、衰减模块及滤波模块，所述衰减模块包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物的表面区域一一映射；
提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
在一种可能的实施方式中，在对所述被测物进行热考核之前，所述方法还包括：
根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定各个衰减片的透光率。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定各个衰减片的透光率：
其中，K(Tij)表示衰减片(i，j)在所述被测物的映射区域(i，j)的温度达到Tij时的透光率，L(Tij)表示所述被测物的映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模块的成像参数。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强：
其中，L(Tij)表示所述被测物映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，λ1、λ2分别表示所述窄带滤波片通带的最小波长及最大波长，λ表示所述窄带滤波片的中心波长，k表示玻尔兹曼常数，h表示普朗克常数，c表示光速，Tij表示映射区域(i,j)的温度。
在一种可能的实施方式中，所述提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，包括：
提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
根据本公开的另一方面，提出了一种基于分区滤波的温度变形测量系统，所述系统包括：
加热装置，用于对被测物进行加热；
温度采集装置，用于采集所述被测物表面的单点温度；
图像采集装置，包括采集模块、衰减模块及滤波模块，所述衰减模块及所述滤波模块紧密贴合，设置在所述采集模块的前端，所述采集模块用于通过所述衰减模块及所述滤波模块采集所述被测物的图像，所述衰减模块包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物的表面区域一一映射；
控制装置，连接于所述加热装置、所述温度采集装置及所述图像采集装置，用于：
通过所述图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度；
提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
在一种可能的实施方式中，各个衰减片的透光率根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定各个衰减片的透光率：
其中，K(Tij)表示衰减片(i，j)在所述被测物的映射区域(i，j)的温度达到Tij时的透光率，L(Tij)表示所述被测物的映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模块的成像参数。
在一种可能的实施方式中，所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强：
其中，L(Tij)表示所述被测物映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，λ1、λ2分别表示所述窄带滤波片通带的最小波长及最大波长，λ表示所述窄带滤波片的中心波长，k表示玻尔兹曼常数，h表示普朗克常数，c表示光速，Tij表示映射区域(i,j)的温度。
在一种可能的实施方式中，所述控制装置还用于：
提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
本公开实施例通过在采集模块的前端设置衰减模块及滤波模块，实现对被测物表面光强的分区衰减及滤波，消除被测物表面存在的大亮度梯度对采集图像的不良影响，利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，可以得到包含准确的特征的信息的采集图像，利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，便可提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，提升了被测物的温度场、变形场测量的准确性。
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例的基于分区滤波的温度变形测量方法的流程图。
图2示出了根据本公开一实施例的基于分区滤波的温度变形测量系统的示意图。
图3示出了根据本公开一实施例的衰减模块及滤波模块的示意图。
图4示出了根据本公开一实施例的衰减模块的示意图。
图5示出了根据本公开一实施例的基于分区滤波的温度变形测量方法的流程图。
图6示出了利用相关技术采集的考核图像的示意图。
图7示出了利用本公开实施例的基于分区滤波的温度变形测量方法采集的考核图像的示意图。
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。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
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例的基于分区滤波的温度变形测量方法的流程图。
如图1所示，所述方法包括：
步骤S11，利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，其中，所述图像采集装置包括采集模块、衰减模块及滤波模块，所述衰减模块包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物的表面区域一一映射；
步骤S12，提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
本公开实施例通过在采集模块的前端设置衰减模块及滤波模块，实现对被测物表面光强的分区衰减及滤波，消除被测物表面存在的大亮度梯度对采集图像的不良影响，利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，可以得到包含准确的特征的信息的采集图像，利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，便可提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，提升了被测物的温度场、变形场测量的准确性。
在一种可能的实施方式中，所述基于分区滤波的温度变形测量方法可以被终端或服务器实现，终端又称之为用户设备(User Equipment，UE)、移动台(Mobile Station，MS)、移动终端(Mobile Terminal，MT)等，是一种向用户提供语音和/或数据连通性的设备，例如，具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前，一些终端的举例为：手机(MobilePhone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(Mobile Internetdevice，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmentedreality，AR)设备、工业控制(Industrial Control)中的无线终端、无人驾驶(Selfdriving)中的无线终端、远程手术(Remote medical Surgery)中的无线终端、智能电网(Smart Grid)中的无线终端、运输安全(Transportation Safety)中的无线终端、智慧城市(Smart City)中的无线终端、智慧家庭(Smart Home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。
在一种可能的实施方式中，所述基于分区滤波的温度变形测量方法的可执行指令、数据可以存储在存储组件中，存储组件可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
下面对多参数同步测量方法的应用环境进行示例性介绍。
请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施例的基于分区滤波的温度变形测量系统的示意图。
在一个示例中，如图2所示，所述系统包括加热装置20，用以产生高温环境，实现对被测物10的加热，例如，所述加热装置20可以在高温电弧风动环境下，产生局部温度超过2000℃的高温热流，以对被测物进行加热。
在一个示例中，如图2所示，所述系统包括照明装置60，用于照射被测物10的表面，可以为窄带蓝光光源或更窄波段的单色光源，例如照明装置60可以包括LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、MiniLED(MiniLight Emitting Diode，迷你发光二极管)、MicroLED(Micro Light Emitting Diode，微发光二极管)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)的任意一种或多种。
在一个示例中，如图2所示，所述系统可以包括图像采集装置40，图像采集装置40包括采集模块410、衰减模块420及滤波模块430。
在一个示例中，采集模块410可以包括CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)相机、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机等类型的相机。
在一个示例中，衰减模块420及滤波模块430设置在采集模块410的相机的镜头前，用以实现带通滤波和非均匀辐射抑制，在采集模块410中产生均一化光场。
请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施例的衰减模块及滤波模块的示意图。
请参阅图4，图4示出了根据本公开一实施例的衰减模块的示意图。
在一个示例中，如图3所示，衰减模块420包括多个衰减片组合，衰减模块420紧密贴合在滤波模块430的表面，其中，衰减模块420中各个衰减片可以是可拆卸地设置在滤波模块的滤波片上，如图4所示，衰减模块420的各个衰减片可以组成m×n的衰减片阵列，且各个衰减片可以具有不同的透光率(K21～Kmn)。
在一个示例中，衰减模块420的各个衰减片可以一一映射于被测物表面的不同对应区域，以实现对被测物表面各个区域的辐射光的分别衰减。
本公开实施例在使用窄带滤波片的基础上，在滤波片前端加装具有不同透过率的衰减片，如可以为一组m×n的衰减片组合(m及n均为大于0的整数)，可根据测试需求进行不同的组合和划分，各区域衰减片之间通过可拆卸装置固定组装为m×n大小的整片滤波片，并紧密贴合在窄带滤波片前端，可以解决被测物在热考核时存在的加热非均匀性引起的大亮度梯度问题。
在一个示例中，如图2所示，所述系统可以包括温度采集装置30，例如可以包括单点测温仪，可以实现对被测表面的单点温度的采集。
在一个示例中，如图2所示，所述系统可以控制装置50连接照明装置60、温度采集装置30及图像采集装置40，以实现对照明装置60、温度采集装置30及图像采集装置40的控制，并根据温度采集装置30及图像采集装置40采集的单点温度、图像运算得到被测物10表面的温度场及变形场等参数。
本公开实施例的控制装置50包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。处理器可以按任何适当的方式实现，例如，可以采用微处理器、中央处理器(CPU)、存储器控制器中的控制逻辑部分等实现。
请参阅图5，图5示出了根据本公开一实施例的基于分区滤波的温度变形测量方法的流程图。
在一种可能的实施方式中，如图5所示，在对所述被测物进行热考核之前，所述方法还可以包括：
步骤S22，根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定各个衰减片的透光率。
本公开实施例可以提前确定所需的衰减片的透光率，并在滤波片前端加装具有不同透过率的衰减片，以得到衰减模块。
在一种可能的实施方式中，可以根据如下公式确定各个衰减片的透光率：
其中，K(Tij)表示衰减片(i，j)在所述被测物的映射区域(i，j)的温度达到Tij时的透光率，L(Tij)表示所述被测物的映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模块的成像参数。
在一种可能的实施方式中，如图5所示，所述方法还可以包括：
步骤S21，根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强。
本公开实施例可以根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强，以得到各个映射区域对应的衰减片的透光率，实现衰减片的合理选择及设置。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强：
其中，L(Tij)表示所述被测物映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，λ1、λ2分别表示所述窄带滤波片通带的最小波长及最大波长，λ表示所述窄带滤波片的中心波长，k表示玻尔兹曼常数，h表示普朗克常数，c表示光速，Tij表示映射区域(i,j)的温度。
本公开实施例在对被测物进行热考核之前，获取材料在加热状态下的辐射亮度规律，根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强(公式2)，并根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定各个衰减片的透光率(公式1)，并根据确定的各个衰减片的透光率选择合适的衰减片组成衰减模块以与滤波模块进行组装，当对被测物进行热考核时，可以提高图像采集装置采集的被测物表面的图像的准确性，消除被测物表面大亮度梯度对测量结果的不良影响。
在一种可能的实施方式中，步骤S12提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，可以包括：
步骤S121，提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
步骤S122，提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
本公开实施例通过提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场，并通过提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场，可以实现对被测物表面的温度场及变形场的准确测量及计算。
在一个示例中，步骤S121在计算温度场时，不考虑衰减效果的比色测温法给出温度Tij的计算公式：
其中
和
分别表示待计算区域和温度参考点的红光波长灰度值(光强)和绿光波长灰度值的比值，C2表示普朗克常数，λG和λR分别表示绿光和红光的波长，Tij和T0分别表示待计算区域和参考点的温度。
由于采用了衰减模块，辐射光在不同区域都被衰减，对于映射区域(i,j)，对应的衰减片(i,j)对灰度值的影响为：
可得：
可见，本公开实施例采用了衰减模块对被测物表面各个映射区域的辐射光进行衰减，各个衰减片对待计算区域和温度参考点的红光波长灰度值(光强)和绿光波长灰度值的比值不产生影响，与所用衰减片的透过率无关。因此，本公开实施例可以基于公式(3)计算温度场，具体而言，可以根据所获取得到的均一化光场图像红通道和绿通道的强度比值，以及单点测温仪获取得到的单点参考温度，计算全场温度场，通过该方法计算温度场，具有准确性高，运算成本低的特点。
在一个示例中，步骤S122在计算变形场时，可以提取初始图像及考核图像的蓝光通道的光强，计算被测物的表面的位移场：
其中，Δx,Δy表示坐标点(x,y)到参考区域子区域中心(x0,y0)的距离，u和v分别表示参考区域子区域在x，y方向的位移，ux,uy,vx,vy分别表示图像子区域的位移梯度。
在得到位移场的情况下，可以进一步确定被测物表面的变形场。
在一个示例中，为了评价变形前后子区域的相似程度，利用对表面灰度变化不敏感的相关函数确定被测物表面的变形场：
式中，f(xi,yi)和g(x′i,y′i)分别表示参考子区中像素点(xi,yi)的灰度和目标子区中像素点(x′i,y′i)的灰度，u＝x′i-xi,v＝y′i-yi分别表示参考子区到目标子区在x和y方向上的位移，fm和gm分别表示参考子区的灰度平均值和目标子区的灰度平均值，N表示参考子区和目标子区中的像素数。
应该说明的是，在采用公式7进行变形场的计算时，通常而言，由于高温环境下被测物表面的亮度梯度会影响变形场的计算精度，且公式7对亮度梯度十分敏感，若采用相关技术，将难以获得准确的变形场，本公开实施例通过衰减模块及滤波模块组合滤波，消除了被测物表面的大亮度梯度，提高了变形场计算的准确性。
在得到被测物表面的变形场的情况下，可以根据变形场确定被测物表面的应变场。
在一个示例中，应变场可由获取得到的变形场计算得到：
在一个示例中，本公开实施例可以提前准备热考核环境，例如夹持被测物10、假设各个装置、设备，调整照射装置60的照射角度、图像采集装置40的采集角度，标定温度采集装置30在被测物10表面的参考点，然后去除图像采集装置40中的滤波模块430及衰减模块420，利用加热装置20对被测物10进行加热，根据步骤S21获取被测物10在加热状态下的辐射光强，并根据步骤S22确定各个衰减片的透光率，对衰减模块420的各个衰减片进行分区，实现对被测物10表面的一一映射，然后组装衰减模块420、滤波模块410到图像采集装置40中。
在一个示例中，当热考核环境准备完成时，本公开实施例可以根据步骤S11利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，并根据步骤S12提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
通过以上方法，本公开实施例可以对被测物进行热考核，通过衰减模块的各个衰减片对被测物表面各个区域的光进行衰减，并利用滤波模块进行窄带滤波后，可以采集到消除亮度梯度的图像，并进行温度场、变形场等参数的计算，提高了参数计算的准确性。
请参阅图6，图6示出了利用相关技术采集的考核图像的示意图。
请参阅图7，图7示出了利用本公开实施例的基于分区滤波的温度变形测量方法采集的考核图像的示意图。
本公开实施例利用加热装置20(例如氧丙烷火焰)对被测物10(如50mm×50mm×10mm的C/SiC块体材料)进行火焰加热试验，由图6可以看出，若采用相关技术，在火焰烧蚀中心出现了局部大亮度区域，相关技术的单一波段窄带滤波技术会导致局部灰度过高(过曝光)或灰度过低(欠曝光)，导致图像特征信息被淹没，无法实现温度和变形的计算。而由图7可以看出，采用本公开实施例所提出技术方案采集的图像，消除了大亮度区域，可见，本公开实施例在解决高温热测试中局部高光比成像问题时具有显著优势。
根据本公开的另一方面，提出了一种基于分区滤波的温度变形测量系统，如图2所示，所述系统包括：
加热装置20，用于对被测物10进行加热；
温度采集装置30，用于采集所述被测物10表面的单点温度；
图像采集装置40，包括采集模块410、衰减模块420及滤波模块430，所述衰减模块420及所述滤波模块430紧密贴合，设置在所述采集模块410的前端，所述采集模块410用于通过所述衰减模块420及所述滤波模块430采集所述被测物的图像，所述衰减模块420包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块430包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被10加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物10的表面区域一一映射；
控制装置50，连接于所述加热装置20、所述温度采集装置30及所述图像采集装置40，用于：
通过所述图像采集装置40采集被测物10的表面在未加热时的初始图像、所述被测物10的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置30采集所述被测物10的表面的参考点在加热过程中的参考温度；
提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
本公开实施例通过在采集模块的前端设置衰减模块及滤波模块，实现对被测物表面光强的分区衰减及滤波，消除被测物表面存在的大亮度梯度对采集图像的不良影响，利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，可以得到包含准确的特征的信息的采集图像，利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，便可提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，提升了被测物的温度场、变形场测量的准确性。
在一种可能的实施方式中，各个衰减片的透光率根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定各个衰减片的透光率：
其中，K(Tij)表示衰减片(i，j)在所述被测物的映射区域(i，j)的温度达到Tij时的透光率，L(Tij)表示所述被测物的映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模块的成像参数。
在一种可能的实施方式中，所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定。
在一种可能的实施方式中，根据如下公式确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强：
其中，L(Tij)表示所述被测物映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，λ1、λ2分别表示所述窄带滤波片通带的最小波长及最大波长，λ表示所述窄带滤波片的中心波长，k表示玻尔兹曼常数，h表示普朗克常数，c表示光速，Tij表示映射区域(i,j)的温度。
在一种可能的实施方式中，所述控制装置还用于：
提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
应该说明的是，所述基于分区滤波的温度变形测量系统为前述的基于分区滤波的温度变形测量方法对应的装置项，其具体介绍请参考之前对基于分区滤波的温度变形测量方法的介绍，在此不再赘述。
本公开实施例对被测物进行热考核时，可以提高图像采集装置采集的被测物表面的图像的准确性，消除被测物表面大亮度梯度对测量结果的不良影响。
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 (10)
1.一种基于分区滤波的温度变形测量方法，其特征在于，所述方法包括：
利用图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度，其中，所述图像采集装置包括采集模块、衰减模块及滤波模块，所述衰减模块包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物的表面区域一一映射；
提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述被测物进行热考核之前，所述方法还包括：
根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定各个衰减片的透光率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据如下公式确定各个衰减片的透光率：
其中，K(Tij)表示衰减片(i，j)在所述被测物的映射区域(i，j)的温度达到Tij时的透光率，L(Tij)表示所述被测物的映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，a、f、m、u、t、γ均表示所述采集模块的成像参数。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下公式确定所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强：
其中，L(Tij)表示所述被测物映射区域(i，j)被加热到温度Tij时的辐射光强，λ1、λ2分别表示所述窄带滤波片通带的最小波长及最大波长，λ表示所述窄带滤波片的中心波长，k表示玻尔兹曼常数，h表示普朗克常数，c表示光速，Tij表示映射区域(i,j)的温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场，包括：
提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
7.一种基于分区滤波的温度变形测量系统，其特征在于，所述系统包括：
加热装置，用于对被测物进行加热；
温度采集装置，用于采集所述被测物表面的单点温度；
图像采集装置，包括采集模块、衰减模块及滤波模块，所述衰减模块及所述滤波模块紧密贴合，设置在所述采集模块的前端，所述采集模块用于通过所述衰减模块及所述滤波模块采集所述被测物的图像，所述衰减模块包括多个衰减片组成的衰减片阵列，所述滤波模块包括窄带滤波片，其中，各个衰减片的透光率与所述被测物被加热时的辐射光强及所述窄带滤波片的通带相关，各个衰减片与所述被测物的表面区域一一映射；
控制装置，连接于所述加热装置、所述温度采集装置及所述图像采集装置，用于：
通过所述图像采集装置采集被测物的表面在未加热时的初始图像、所述被测物的表面在加热过程中的考核图像，并利用温度采集装置采集所述被测物的表面的参考点在加热过程中的参考温度；
提取所述初始图像、所述考核图像不同光学通道的光强，并根据提取到的光强及所述参考温度，得到所述被测物表面的温度场、变形场。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，各个衰减片的透光率根据所述采集模块的成像参数及所述被测物被加热时的辐射光强确定。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述被测物的各个映射区域被加热时的辐射光强根据所述窄带滤波片的通带及各个衰减片在所述被测物的映射区域的温度确定。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
提取所述考核图像的红光通道及绿光通道的光强、所述参考点的红光通道及绿光通道的光强，并结合所述参考点的参考温度得到所述被测物表面的温度场；
提取所述考核图像的蓝光通道的光强及所述初始图像的蓝光通道的光强，得到所述被测物表面的变形场。
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