高溫物體紅外雙目測量及精度分析.pdf

1、高溫物體尺寸測量采取非接觸方式,多借助圖像測量手段?？梢姽獬上裥Ч麜?huì)因高溫溫度場內(nèi)光線偏折等因素產(chǎn)生較大偏差,而紅外成像機(jī)理是將物體熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),故在可見光成像的不足之處具有相對(duì)優(yōu)勢。
　　以高溫物體尺寸測量為主要研究目標(biāo),結(jié)合熱成像視覺技術(shù)的優(yōu)勢,圍繞高溫物體紅外雙目測量方案的主要問題進(jìn)行研究,主要工作如下:
　　1.研究了高溫物體尺寸測量的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,分析了熱成像技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用前景,總結(jié)了雙目立體視覺技術(shù)的

2、應(yīng)用現(xiàn)狀,明確了本課題的研究方向;
　　2.利用有限元分析方法分析了900℃高溫物體周圍溫度場的變化,借助光的傳播原理計(jì)算了折射率分布情況,結(jié)合色散模型,選取0.40 mμ、0.76 mμ、8.00 mμ和14.00 mμ4個(gè)典型波長,對(duì)比分析了折射率變化引起的影像偏差;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了高溫物體可見成像與紅外成像影像偏差的大小,結(jié)果表明對(duì)900℃高溫物體成像時(shí),可見成像偏差是紅外成像偏差的約4倍;建立了紅外熱像儀成像模型,分析了各坐標(biāo)系

3、間的幾何關(guān)系變換,研究了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)視覺測量精度的影響,根據(jù)實(shí)際測量條件選定硬件設(shè)備,設(shè)計(jì)了紅外雙目測量系統(tǒng)總體方案,并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái);
　　3.分析了紅外圖像非均勻性現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及特點(diǎn),探討了全局非均勻性校正方法、加權(quán)均值濾波校正方法以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法,并改進(jìn)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法,引入像素點(diǎn)8鄰域像素值相關(guān)性,重新設(shè)計(jì)了隱含層,考慮了非線性校正因素,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法將紅外圖像的非均勻度降低到了

4、4.986％,可獲得較其他算法更好的校正結(jié)果;分析紅外圖像特點(diǎn),探討了平臺(tái)直方圖紅外增強(qiáng)法、高通濾波紅外圖像增強(qiáng)法以及加權(quán)平均紅外圖像增強(qiáng)法,結(jié)合紅外圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),并借助實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證;
　　4.針對(duì)紅外成像機(jī)理,結(jié)合紅外圖像特點(diǎn),設(shè)計(jì)了紅外視覺專用球靶標(biāo),借助高精度電動(dòng)三維平移臺(tái),提出了紅外雙目測量系統(tǒng)標(biāo)定新方案;探討對(duì)比了熱像儀標(biāo)定方法,借助徑向一致約束準(zhǔn)則,結(jié)合LM參數(shù)優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)了視覺測量系統(tǒng)的標(biāo)定;
　　5.研