一种高温热源的检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温热源的检测方法，包括将待检测目标的入射辐射分解为可见光光谱辐射和近红外光谱辐射；采集所述可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像；根据所述采集的可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像，判断所述待检测目标中是否含有高温热源。本发明专利技术还公开了一种高温热源的检测装置，包括分光棱镜、第一黑白ＣＣＤ传感器、第二黑白ＣＣＤ传感器和高温热源诊断单元。本发明专利技术通过双路ＣＣＤ和分光棱镜的技术方案，在温度范围８００Ｋ～２０００Ｋ高温热源的辐射与背景噪声辐射在传感器响应区间的表现强度相近时，能有效地检测出待检测目标的高温热源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测
，特别是涉及 一 种高温热源的检测方法 和装置。
技术介绍
在电力系统、消防系统、石化系统、冶金系统等许多领域的相关 环节，均有高温热源点诊断的需求，例如火灾火焰、设备高温热异常 等。高温热源往往是引发各种故障、灾害事故的重要原因，因此进行 高温热源区域的智能诊断是很有必要的。高温热源的红外辐射光谱分 布特征及辐射能量大小分析，是诊断的重要手段。相比于接触式监测 手段而言，基于高温热源辐射信息的非接触式、场监测将更具有更大的应用优势。目前，主要应用研究现状如下(1)红外热像仪作为成熟的产品在工业领域中被釆用，例如 ThermaCAMP30红外热像仪、IRI热成像仪、VarioCAM热像仪等， 其通过单通道红外传感器非接触探测目标红外能量，将探测到的能量 精确量化，转换生成热图像，进而获得目标温度场。红外热像仪具有 出色的辐射能量测量功能，尤其是在常温、中低温范围内，但对于高 温热源测量与诊断而言，出于性能、价格等因素考虑，价格较贵的热 像仪并非是首选的监测仪器，不易于在诸多工业领域推广应用。(2 )釆用依据CCD ( Charge-Couple Device,电荷耦合器件)传 感器实现高温热源监测的方法与仪器，以取代红外热像仪在工业中的 应用，并且在应用中展现了良好的前景。例如，在CCD摄像监控中， 考虑CCD的近红外响应特性，理论论证了红外波段适用于高温热源 与背景的分离辨识，利用液晶光阀亮/暗态光谱透过在可见光波段的 强烈改变以及在红外波段的变化不大的特性，形成既能正常监视、又5可对影像中高温目标实现实时甄别的液晶光阀型CCD监控设备；但 这种基于液晶光阀及单CCD的监控系统，需要在工作状态通过液晶 光阀的不断切换来实现高温诊断，牺牲了监控时间的连续性，同时液 晶光阀的制备较为复杂，往往不易达到理想状态。在火灾监控中，也 有学者建立了基于CCD双波段图象识别火灾探测方法，双波段探测 器包括一对并列排布的CCD摄像装置，其中 一个CCD摄像装置前安 装红外滤光片，形成近红外图像和彩色图像两种不同波段的视频信 号，分别将两种图像的颜色值或灰度值与各自的阈值进行比较，判断 的重合区域即视为火灾区域；但这种处理中，对可见光彩色信息与红 外信息的相关性并没有很好的说明，同时也缺少阈值的分析描述。尽管依据CCD传感器进行高温热源的诊断呈现出了良好的应用 前景，目前研究与应用中存在上述一些问题，因而，如何通过方法和 技术上的改进实现更有效的高温热源诊断是很有意义的工作。高温热 源诊断的困难在于在温度范围800K 2000K高温热源的辐射与背 景噪声辐射在传感器响应区间的表现强度相近时，例如CCD摄像机 的光谱响应区间，无法有效区别。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的问题是提供 一 种高温热源的检测方法和 装置，以实现高温热源的动态智能诊断，并确定高温热源诊断的阈值， 而且可以克服现有技术中在温度范围800K-2000K高温热源的辐射 与背景噪声辐射在传感器响应区间的表现强度相近时，无法有效区别 的缺陷。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案提供 一 种高温热源的 检测方法，包括以下步骤将待检测目标的入射辐射分解为可见光光 谱辐射和近红外光谱辐射；釆集所述可见光光谱辐射和近红外光谱辐 射的图像；根据所述釆集的可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图 像，判断所述待检测目标中是否含有高温热源。其中，所述判断待检测目标中是否含有高温热源，具体包括将 所述可见光光谱辐射的图像中每一帧图像的各个像素的灰度值，与所 述近红外光谱辐射的图像中对应帧的对应像素的灰度值做比值处理， 获取比灰度值图像数据；将所述比灰度值图像中每个像素的比灰度值 与比灰度值阈值进行比较，当所述像素的比灰度值大于所述比灰度值阈值时，所述像素为高温热源像素；当所述像素的比灰度值小于所述比灰度值阈值时，所述像素为背景噪音像素。其中，当所述像素的比灰度值与所述比灰度值阈值接近时，丢弃 所述像素。其中，在所述获取比灰度值图像数据之后，还包括根据800k~ 2000k温度范围内比灰度值的变化规律以及背景噪声比值，确定比灰 度值阈值。其中，所述将比灰度值图像中每个像素的比灰度值与比灰度值阈 值进行比较的步骤中，进一步包括对预先设定时间内的所述比灰度 值图像进行逐帧比较，如果每帧都有高温热源像素出现，则判定所述 检测目标中存在高温热源。其中，在所述判断待检测目标中是否含有高温热源之后，还包括 将所述高温热源像素与背景噪音像素以不同颜色显示。其中，在所述釆集可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像的步 骤中，包括将所述可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像的像素一 一对应的光路校正过程。本专利技术实施例的技术方案还提供了 一种高温热源的检测装置，所 述装置包括分光棱镜，用于将待检测目标的入射辐射分解为可见光 光谱辐射和近红外光谱辐射；第一黑白ccd传感器，用于釆集所述 可见光光谱辐射的图像；第二黑白ccd传感器，用于釆集所述近红外光谱辐射的图像；高温热源诊断单元，用于根据所述第一黑白ccd传感器采集的可见光光谱辐射的图像，和第二黑白ccd传感器采集的近红外光谱辐射的图像，判断所述待检测目标中是否含有高温热 源。其中，所述高温热源诊断单元包括比灰度值图像获取子单元， 用于将所述可见光光谱辐射的图像中每一帧图像的各个像素的灰度 值，与所述近红外光谱辐射的图像中对应帧的对应像素的灰度值做比 值处理，获取比灰度值图像数据；比灰度值阈值确定子单元，用于根 据800K 2000K温度范围内比灰度值的变化规律以及背景噪声比 值，确定比灰度值阈值；比较子单元，用于将所述比灰度值图像中每 个像素的比灰度值与比灰度值阈值进行比较，当所述像素的比灰度值 大于所述比灰度值阈值时，所述像素为高温热源像素；当所述像素的比灰度值小于所述比灰度值阈值时，所述像素为背景噪音像素。其中，所述装置还包括显示单元，用于将所述高温热源像素与背 景噪音像素以不同颜色显示。上述技术方案仅是本专利技术的一个优选技术方案，具有如下优点 (1 )本专利技术建立的基于双路CCD的高温热源的检测方法，避免 了仅利用可见光或近红外的单路CCD测量的局限性，使得高温热源 的在线动态智能诊断更加有效。(2) 本专利技术建立的基于双路CCD的高温热源的检测方法，采用 双光谱图像的灰度值比值处理，并通过双光路辐射强度的比值分析确 定高温热源诊断的阈值，该阈值是相对量，不依赖于测量的几何条件， 具有很好的应用性。(3) 本专利技术建立的基于双路CCD的高温热源的检测方法，采用 双路CCD和分光棱镜的技术方案，技术实现较为简单、成本不高， 适用于在工业领域推广应用。附图说明图i是本专利技术实施例的一种高温热源的检测装置的结构图；图2是本专利技术实施例的一种高温热源的检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术高温热源的检测方法依据的是如下原理 本专利技术釆用分光棱镜把高温热源和背景噪声的入射辐射分解成 可见光光谱辐射(400nm ~ 780nm )和近红外光谱辐射(780nm ~ 1100nm)两部分，分别同时聚焦至两个黑白ccd传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温热源的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：　将待检测目标的入射辐射分解为可见光光谱辐射和近红外光谱辐射；　采集所述可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像；　根据所述采集的可见光光谱辐射和近红外光谱辐射的图像，判断所述待检测目标中是否含有高温热源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符泰然，程晓舫，杨臧健，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]