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本文旨在以工业摄像机为图像采集前端,以数字图像处理技术为手段,运用辐射学和彩色面阵CCD色度学理论,采用比色测温法来检测火焰温度。主要工作如下:
1、参阅国内外对火焰温度进行检测的方法,确定了“基于工业用CCD摄像机和数字图像处理技术相结合的火焰温度检测系统”的技术研究路线,并以成熟和广泛使用的数码相机为基础,编译了一套火焰温度检测的软件,并利用此软件对数码相机拍摄的火焰图像进行数据的采集。
2、研究了火焰燃烧和辐射的物理过程以及采用彩色CCD的比色测温的原理。建立测温的数学模型,为直接利用CCD摄像机来检测火焰温度阐明了物理机理。
3、利用三色法分段化标定公式和双色法标定公式,对同一幅火焰图像进行火焰温度计算,并利用MATLAB进行温度场重构。
4、针对火焰图像的特征,完成适用于火焰图像处理的方法研究。采用中值滤波、均值滤波来消除图像噪声;绘制图像的灰度直方图;对火焰边缘进行提取;用彩色等温区或等温线重构温度场分布。
5、用Visual C++编制了一个基于Windows环境下的火焰温度检测软件,该软件具有如下功能:首先有一个良好的人机交互接口界面;实现了燃烧火焰的结构、轮廓和温度等重要特征参数的提取,并可以对火焰的温度场分布进行重构,用不同颜色的温度区和不同颜色的等温线来显示温度分布。
本文从实际问题出发,研究问题本身的物理机理、建立了相应的数学模型、采用先进而适当的处理方法并设计了一个基本的工作系统。