一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法技术

本发明专利技术公开了一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，包括以下步骤：步骤一：通过光谱仪和彩色

【技术实现步骤摘要】
一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法


[0001]本专利技术涉及熔融金属信息采集的
，尤其涉及一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法
。

技术介绍

[0002]在用红外
CCD
相机对熔融金属温度进行测量的过程中，为利用辐射测温法获取金属温度，需要首先获取待测金属表面的温度图像，由于辐射体周围以及辐射光路中不可避免的存在烟雾灰尘等，导致获取的图像不可避免的存在噪声污染，最终使得测量结果失真，因此需要先对图像信息进行处理；
[0003]进一步的，现有的辐射光谱测温方法通常利用高温金属表面发射的辐射光谱信息反算温度，具有测温范围广
、
实时测量和布置灵活等优点，但其应用难点在于温度与辐射率的相互耦合，为此，我们提出一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法来解决上述提出的问题
。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例
。
在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分
、
说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围
。
[0005]鉴于上述现有熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法存在的问题，提出了本专利技术
。
[0006]因此，本专利技术目的是提供一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，其通过对采集的图像进行去噪处理，使得处理后的图像边缘清晰，更能够还原熔融金属表面的温度场，再通过单色辐射率随波长变化曲线修正双色法计算公式得到金属表面温度和辐射率信息，准确测量金属表面辐射率，有助于提高基于辐射逆求解的测温方法的精度
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：通过光谱仪和彩色
CCD
摄像机与一台数据处理终端相连，以一块熔融金属为实验对象，利用彩色
CCD
摄像机拍摄熔融金属表面的彩色图像；
[0009]步骤二：对
CCD
摄像机采集到的图像进行去噪处理，首先对图像进行二维经验模式分解，将待处理的含噪声的图像按照频率从高到低分解，然后对分解出来的不同频率的分量分别做希尔伯特黄变换；
[0010]步骤三：经过去噪处理后的图像边缘清晰，再通过单色辐射率随波长变化曲线修正双色法计算公式得到金属表面温度和辐射率信息；
[0011]步骤四：将辐射率测量结果带入红外高温计中进行温度修正，检验温度和辐射率测量结果的准确性
。
[0012]作为本专利技术所述熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的一种优选方案，
其中：所述步骤二中将原始二维信号分解成若干不同频率的分量和余量即：
[0013][0014]式中：
f(x,y)
为原图像的数据；
C
i
为分解之后的不同频率的分量；
R
n
(x,y)
为分解原图像后得到的余量
。
[0015]作为本专利技术所述熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的一种优选方案，其中：所述二维经验模式分解的具体步骤为：
[0016]S1、
输入原始图像信号，通过形态学分析确定出图像的局部极值点，分别对得到的极大值和极小值进行插值，分别得到上下包络曲线，分别记作
E
max
和
E
min
，计算上下包络曲线的均值
E
max
，
E
max
＝
(E
max
+E
min
)/2
；
[0017]S2、
计算输入的图像信号与均值之间的差值，然后判断所得的差值是否满足本征模式函数的条件，若不满足，将得到的差值信当作新的输入信号，反复上述步骤直到得到满足条件的分量，即得到的分量是一个原图的高频分量；
[0018]S3、
将原始图像去除高频分量得到次高频图像，以此类推能够得到原输入图像信号的不同频率的分量
。
[0019]作为本专利技术所述熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的一种优选方案，其中：所述二维经验模式分解后的图像成为不同频率的若干分量，二维希尔伯特黄变换的具体步骤是将分解出来的不同频率的分量依次进行卷积计算，二维信号与
HHT
算子进行卷积：
[0020][0021]式中为卷积算子
。
[0022]作为本专利技术所述熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的一种优选方案，其中：所述卷积计算后再和分解剩余的余量进行重构，得到去噪的图像，图像重构的公式为：
[0023][0024]式中：
i
k
为第
K
个本征模式函数；
i
rest
为余量
。
[0025]作为本专利技术所述熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中修正双色法计算公式为：
[0026][0027]式中：
λ
r
、
λ
g
分别为红
、
绿两个基色光的代表性波长，和分别为检测对象在红
、
绿两种波长下的单色辐射率，当设定辐射率为
1.0
时，红外温度计测得的是北侧对象对应的黑体辐射温度，通过公式能够换算得到被测对象的实际温度：
[0028][0029]式中：
T
r
为红外高温计在辐射率为
1.0
时的测量结果；
ε
为被测对象的辐射率；
T
为被测对象的实际温度
。
[0030]本专利技术的有益效果：本专利技术通过对采集的图像进行去噪处理，使得处理后的图像边缘清晰，更能够还原熔融金属表面的温度场，再通过单色辐射率随波长变化曲线修正双色法计算公式得到金属表面温度和辐射率信息，准确测量金属表面辐射率，有助于提高基于辐射逆求解的测温方法的精度
。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图
。
其中：
[0032]图1为本专利技术熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的整体方法流程示意图；
[0033]图2为本专利技术熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法的图像去噪流程示意图
。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能够更加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过光谱仪和彩色
CCD
摄像机与一台数据处理终端相连，以一块熔融金属为实验对象，利用彩色
CCD
摄像机拍摄熔融金属表面的彩色图像；步骤二：对
CCD
摄像机采集到的图像进行去噪处理，首先对图像进行二维经验模式分解，将待处理的含噪声的图像按照频率从高到低分解，然后对分解出来的不同频率的分量分别做希尔伯特黄变换；步骤三：经过去噪处理后的图像边缘清晰，再通过单色辐射率随波长变化曲线修正双色法计算公式得到金属表面温度和辐射率信息；步骤四：将辐射率测量结果带入红外高温计中进行温度修正，检验温度和辐射率测量结果的准确性
。2.
根据权利要求1所述的熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，其特征在于：所述步骤二中将原始二维信号分解成若干不同频率的分量和余量即：式中：
f(x,y)
为原图像的数据；
C
i
为分解之后的不同频率的分量；
R
n
(x,y)
为分解原图像后得到的余量
。3.
根据权利要求2所述的熔融金属表面辐射的多维度信息采集处理方法，其特征在于：所述二维经验模式分解的具体步骤为：
S1、
输入原始图像信号，通过形态学分析确定出图像的局部极值点，分别对得到的极大值和极小值进行插值，分别得到上下包络曲线，分别记作
E
max
和
E
min
，计算上下包络曲线的均值
E
max
，
E
max
＝
(E
max
+E
min
)/2
；
S2、

【专利技术属性】
技术研发人员：李舒，冯鑫，王丽丹，李磊，宋发勇，
申请(专利权)人：南京市计量监督检测院，
类型：发明
国别省市：