【技术实现步骤摘要】
本技术涉及双波长温度场成像领域，特别涉及一种基于压缩感知的双波长温度场成像设备及系统。
技术介绍
在航空航天、冶金及汽车制造业等领域，常常需要对待测对象以及各种在线工件进行快速、实时监控，以最大限度地减少事故隐患、提高产品的安全性能及其质量。沿用传统的接触式测温仪进行测量，虽然精度高，但必须使探测器接触待测对象。可是在某些特殊的场合下(如对发动机燃烧室及高温炉中的火焰进行测温时)无法使用接触式测温仪，由此产生了非接触式测温方法。红外测温方法就属于一种非接触式测温方法，该方法通过检测物体表面发射的能量来测量温度，具有测温范围广、响应速度快和不明显破坏测温度场等特点，被广泛应用于工业各个方面。红外测温方法主要基于黑体辐射理论，黑体是个理想化的物理模型，而自然界中实际存在的物体(测温对象)，其吸收能力及辐射能力都比黑体小，称为灰体。根据普朗克辐射定律，一个绝对温度为T的黑体，单位表面积在波长λ1、λ2(λ1的附近单位波长)的间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称光谱辐射度)为E0(λ，T)，而灰体的光谱辐射能量的计算公式为：E(λ，T)＝ε(λ，T)E0(λ，T)，其中ε(λ，T)为该灰体的辐射率。现有技术中红外测温主要经历了三个阶段的发展。第一阶段：传统的红外测温设备，一律按黑体的热辐射定律来设计。该设计方式假设红外测温仪实际接收到的热辐射是与被测物的光谱辐射能量E(λ，T)是成比例，故在使用红外测温仪时，必须求出待测对象的辐射率ε(λ，T)数值，即进行辐射率修正。遗憾的是，该辐射率ε(λ，T)与待测对象的材料、表面状态、波长，温度以及辐射条件、环境因素等...
【技术保护点】
一种基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，包括：光辐射调制装置，配置为接收待测对象的光辐射，且加载预设的多个掩膜，将接收到的光辐射调制为多束第一光辐射和多束第二光辐射，并使多束所述第一光辐射沿第一路径射出、多束所述第二光辐射沿不同于第一路径的第二路径射出，所述多个掩膜根据符合压缩感知理论的RIP条件的测量矩阵Φ变换生成；布置在所述第一路径上的第一滤光元件，配置为接收多束所述第一光辐射，并将接收到的第一光辐射过滤为波长为第一波长λ1的多束光；布置在所述第二路径上的第二滤光元件，配置为接收多束所述第二光辐射，并将接收到的第二光辐射过滤为波长为第二波长λ2的多束光；布置在第一路径上的第一探测装置，配置为接收波长为第一波长λ1的多束光并将其转换为相应的多个第一光电信号参量；布置在第二路径上的第二探测装置，配置为接收波长为第二波长λ2的多束光并将其转换为相应的多个第二光电信号参量；温度确定装置，配置为接收来自所述第一探测装置和第二探测装置的多个所述第一和第二光电信号参量，并根据多个所述第一和第二光电信号参量与温度的预定关系确定出所述待测对象每一个像素点的温度值；图像生成装置，配置为根据...
【技术特征摘要】
1.一种基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，包括：光辐射调制装置，配置为接收待测对象的光辐射，且加载预设的多个掩膜，将接收到的光辐射调制为多束第一光辐射和多束第二光辐射，并使多束所述第一光辐射沿第一路径射出、多束所述第二光辐射沿不同于第一路径的第二路径射出，所述多个掩膜根据符合压缩感知理论的RIP条件的测量矩阵Φ变换生成；布置在所述第一路径上的第一滤光元件，配置为接收多束所述第一光辐射，并将接收到的第一光辐射过滤为波长为第一波长λ1的多束光；布置在所述第二路径上的第二滤光元件，配置为接收多束所述第二光辐射，并将接收到的第二光辐射过滤为波长为第二波长λ2的多束光；布置在第一路径上的第一探测装置，配置为接收波长为第一波长λ1的多束光并将其转换为相应的多个第一光电信号参量；布置在第二路径上的第二探测装置，配置为接收波长为第二波长λ2的多束光并将其转换为相应的多个第二光电信号参量；温度确定装置，配置为接收来自所述第一探测装置和第二探测装置的多个所述第一和第二光电信号参量，并根据多个所述第一和第二光电信号参量与温度的预定关系确定出所述待测对象每一个像素点的温度值；图像生成装置，配置为根据所述待测对象每一个像素点的温度值以及待测对象的二维图像反演出待测对象的二维红外热图像。2.根据权利要求1所述的基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，所述光辐射调制装置加载所述多个掩膜，所述第一探测装置和所述第一探测装置根据所述掩膜探测多个所述第一光电信号参量和所述多个所述第二光电信号参量包括：提供2k阶的Hk矩阵，其中2k-1≥N，N为所述待测对象的总像素数；删除矩阵Hk的第一行和第一列后得到(2k-1)×(2k-1)阶的剩余矩阵HΩ；将矩阵HΩ中所有元素中的-1变为0，所有1保持不变，获得0-1分布的矩阵以两个2k-1阶的扩充排列矩阵P和Q打乱2k-1阶0-1矩阵得到矩阵H+；提取上述矩阵H+中M行，并保留M行中的N列作为随机测量矩阵Φ；所述光辐射调制装置加载由H+矩阵的第i行H+i拉伸变换而得的掩膜，并且所述光辐射调制装置将接收到的光辐射调制为第一光辐射和第二光辐射，所述第一探测装置将所述第一光辐射转换为相应的第一光电信号参量E1(T)2i-1，所述第二探测装置将所述第二光辐射转换为相应的第二光电信号参量E2(T)2i-1；所述光辐射调制装置加载由H+矩阵的第i行的补集H-i拉伸变换而得的掩膜，并且所述光辐射调制装置将接收到的光辐射调制为第一光辐射和第二光辐射，所述第一探测装置将所述第一光辐射转换为相应的第一光电信号参量E1(T)2i，所述第二探测装置将所述第二光辐射转换为相应的第二光电信号参量E2(T)2i；其中，i＝1,2,3,4……M；M/N×100％＝5％～30％。3.根据权利要求1或2所述的基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，所述光辐射调制装置包括：空间光调制器，配置为根据预设矩阵Φ变换生成的多个掩膜，以将接收到的待测对象的光辐射调制为所述第一光辐射和第二光辐射，并使第一光辐射沿第一路径射出、第二光辐射沿不同于第一路径的第二路径射出；控制元件，配置为控制所述空间光调制器依次加载由所述预设矩阵Φ变换生成的多个掩膜。4.根据权利要求3所述的基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，所述空间光调制器为选自数字微镜器件、光强数字调制器或液晶光阀。5.根据权利要求4中任一项所述的基于压缩感知的双波长温度场成像设备，其特征在于，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞文凯，赵清，葛墨林，翟光杰，姚旭日，刘雪峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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