本發明專利技術提供了一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法及系統，所述方法包括下述步驟1.1至1.5：步驟1.1：拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖；步驟1.2：計算拍攝時刻被測煤垛的反射強度、大氣程輻射亮度和大氣透過率；步驟1.3：根據步驟1.2的結果，從紅外亮度圖中去除被測煤垛的反射成分和大氣程輻射成分，以得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖；步驟1.4：確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；和步驟1.5：根據所述發射率數據以及去除天候效應后的紅外輻射亮度圖確定煤垛的表面溫度。通過本發明專利技術可以提高煤垛測溫結果的準確度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法及系統。
技術介紹
紅外成像測溫技術的實質是由于紅外目標(如，煤垛)在不斷地向外輻射和反射能量，其輻射和反射的能量經過大氣輻射傳輸，到達紅外成像系統，紅外成像系統利用紅外探測器和光學成像物鏡接收紅外目標的輻射圖像，并將輻射能量轉換為電信號，然后通過后續成像電子學系統轉換成與紅外目標輻射分布相對應的數字圖像，再經過紅外輻射亮度與溫度的轉換，則可計算得到紅外目標的表面溫度。目前的紅外成像測溫技術往往關注于紅外成像系統本身的特性，以及關注于對數字紅外圖像的處理，而當成像距離較大，進行遠距離成像測溫時，如大于10米時，隨著紅外 輻射傳輸的路徑的加長，天候對紅外成像測溫的影響將變大。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法及系統，用以降低天候條件對煤垛表面溫度測量結果的影響，提高煤垛表面溫度測量精度。本專利技術的一方面提供一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法，所述方法包括下述步驟I. I至I. 5 :步驟I. I :拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖；步驟I. 2 :計算拍攝時刻被測煤垛的反射強度、大氣程輻射亮度和大氣透過率；步驟I. 3 :根據步驟I. 2的結果，從紅外亮度圖中去除被測煤垛的反射成分和大氣程輻射成分，以得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖；步驟I. 4 :確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；和步驟I. 5 :根據所述發射率數據以及去除天候效應后的紅外輻射亮度圖確定煤垛的表面溫度。本專利技術的另一方面提供一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的系統，包括一個拍攝設備，其拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖；一個發射率測量儀器，其用于確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；一個計算設備，其計算拍攝時刻被測煤垛的反射強度、大氣程輻射亮度和大氣透過率，從紅外亮度圖中去除被測煤垛的反射成分和大氣程輻射成分，以得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖；并根據拍攝時刻被測煤垛的發射率數據和去除天候效應后的紅外輻射亮度圖來計算煤垛的表面溫度。由于本專利技術考慮了測溫時刻的天候條件下，煤垛自身發射率特性及大氣傳輸特性對測溫準確度的影響，因此，提高了煤垛測溫結果的準確度，同時，本專利技術還兼具紅外測溫技術中與物體無接觸、可全天候工作、可實現夜視等突出優點，并且可以通過調整測量距離，實現全煤垛測溫，這些對于進行煤垛表面溫度實時探測，長期變化規律分析以及煤垛內熱源查找極為有效。附圖說明圖I示出了根據本專利技術的用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法。具體實施例方式·以下結合具體實施例及附圖來對本專利技術作進一步的說明，這些說明不用來限制本專利技術的范圍。圖I示出了根據本專利技術一個實施方案的用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法。如圖I所示，所述方法包括下述步驟I. I至I. 5 :步驟I. I :拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖LO ；步驟I. 2 :計算拍攝時刻被測煤垛的反射強度Lf、大氣程輻射亮度L。和大氣透過率τ ;步驟I. 3 :根據步驟I. 2的結果，從紅外亮度圖中去除被測煤垛的反射成分和大氣程輻射成分，以得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖Lm ;該步驟I. 3包括下述步驟3. I至3. 3，其中步驟3. I為將紅外輻射亮度圖Ltl逐像素減去所述大氣程輻射亮度L。，從而得到第一紅外輻射亮度圖L1 ;步驟3. 2為將所述第一紅外輻射亮度圖L1逐像素除以大氣透過率，得到第二紅外輻射亮度圖L2 ;步驟3. 3為將所述第二紅外輻射亮度圖L2逐像素減去所述煤垛反射強度Lf，從而得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖Lm ；步驟I. 4 :確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；步驟I. 5 :根據所述發射率數據以及去除天候效應后的紅外輻射亮度圖Lm確定煤垛的表面溫度。發射率，也叫比輻射率，是指該紅外目標在指定溫度T時的輻射量與同溫黑體的相應輻射量的比值，通常用ε表示。對于黑體，ε=1;對于一般物體，ε〈1。發射率與紅外目標本身的性質、表面粗糙度、溫度、輻射波長和方向均有關系。對于不同的目標，發射率是不相同的，這是紅外目標本身的一種屬性。對于相同的目標，由于不同的天候條件、地理位置、紅外成像系統成像角度等影響，目標的發射率也不一樣。由于紅外目標的紅外輻射在到達成像系統之前會先經過大氣的傳輸，與大氣成份相互作用，發生吸收和散射，從而改變輻射的空間、時間和光譜分布特性。大氣傳輸特性對紅外成像測溫的影響，主要包含以下三方面1.大氣分子和氣溶膠粒子的吸收和散射，將導致紅外輻射在傳播方向上的衰減，降低目標的圖像灰度，導致紅外圖像對比度下降；2.大氣分子和氣溶膠粒子對紅外輻射的散射，將使紅外光線偏離光路，對周邊像素亮度造成影響，導致圖像模糊，邊緣不清晰；3.大氣因自身溫度而產生的熱輻射、大氣對直接太陽輻射通量由原方向單次散射和多次散射到探測器方向造成的輻射亮度的增加、目標場景周圍環境輻射的多次散射影響等。通過本專利技術，尤其是通過步驟I. 3，可以顯著降低上述影響。下面對根據本專利技術的一個具體實施方案的用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法做詳細描述步驟I. I可以包括先拍攝被測煤垛的紅外熱圖(步驟I. I. 1)，然后再將紅外熱圖轉換為紅外輻射亮度圖Ltl (步驟I. I. 2)，所用儀器例如可以為紅外熱像儀。所述轉換過程例如可以包括將拍攝得到的紅外熱圖轉為灰度圖，得到紅外熱圖中每個像素的紅外輻射亮度值。所述步驟I. 2可以包括 步驟2. I :采集拍攝時刻的天候數據；步驟2. 2 :確定被測煤垛的地理位置，根據所述地理位置計算被測煤垛的太陽天頂角；步驟2. 3 :確定拍攝位置到被測煤垛的距離(即熱像儀所處位置到被測煤垛的距離)；以及步驟2. 4:根據所述天候數據、太陽天頂角、拍攝位置到被測煤垛的距離，計算被測煤垛的反射強度、被測煤垛的大氣程輻射亮度和大氣透過率。另外，可以通過調整遠距離拍攝位置與煤垛之間的距離和角度，對整個煤垛進行遠距離紅外測溫。所述步驟I. 4可以包括4. I:根據被測煤垛的煤質特性，從已有資料查找煤垛的基本發射率數據；4. 2:測量被測煤垛發射率的溫度特性以及光譜特性；4. 3:通過分析所測量的溫度特性和光譜特性，對所述基本發射率數據進行校正，從而確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；以及建立不同天候數據下被測煤垛的發射率數據庫。所述已有資料包括相關書籍文獻或數據庫，所述基本發射率數據指通過先期實驗測定所得到的通常情況下被測煤垛的發射率數據。本專利技術通過分析發射率的光譜、溫度等特性，對發射率進行合理的校正，從而提高紅外成像測溫系統的檢測準確度，降低了由于發射率校正不準而引起的紅外熱像儀測溫誤差。以下進一步介紹根據本專利技術的一個具體實施方案的用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法。本實例旨在對薄霧天氣條件下某地的一處煤垛進行紅外成像表面溫度測量。測量中所用到的紅外成像測溫設備為遠紅外熱像儀，測量波段為8-14 μ m，分辨率為 320X256。先用遠紅外熱像儀拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖，拍攝時刻的天候數據、地理位置信息以及測量距離(即，拍攝位置到被測煤垛的距離)如下面表I所示權利要求1.一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法，所述方法包括下述步驟1.1至I. 5 步驟I.本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于對煤垛表面進行遠距離紅外測溫的方法，所述方法包括下述步驟1.1至1.5：步驟1.1：拍攝被測煤垛的紅外輻射亮度圖；步驟1.2：計算拍攝時刻被測煤垛的反射強度、大氣程輻射亮度和大氣透過率；步驟1.3：根據步驟1.2的結果，從紅外亮度圖中去除被測煤垛的反射成分和大氣程輻射成分，以得到去除天候效應后的紅外輻射亮度圖；步驟1.4：確定所述拍攝時刻被測煤垛的發射率數據；和步驟1.5：根據所述發射率數據以及去除天候效應后的紅外輻射亮度圖確定煤垛的表面溫度。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：谷紅偉，許文海，梁建兵，董麗麗，楊精志，李瑛，王淑英，繆希偉，高廣亮，白增輝，石磊，
申請(專利權)人：中國神華能源股份有限公司，神華銷售集團有限公司，北京神華昌運高技術配煤有限公司，
類型：發明
國別省市：
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