数字图像测温系统温度标定过程中的误差分析.pdfVIP

第 l8卷第2期 株 洲 工 学 院 学 报 V_0Il8 NO．2 2004年 3月 JournalofZhuzhou InstituteofTechnology Mal．2004 数字图像测温系统温度标定过程中的误差分析 赵春晖，陈 婷 (西北工业大学，陕西 西安 710072) 摘 要：在利用CCD摄像机所摄彩色图像进行温度测量的技术中，需要对CCD摄像机进行温 度标定，从而运用相关技术对相关环境下的温度进行测量。在标定过程中，由于设备、环境等因素的 不同及其这些 因素 自身的变化，都会影响温度标定，产生误差。对这些误差产生的原 因进行分析 ，提 出相关的减小误差的方法，能使得温度标定有一个稳定的结果。 关键词：误差；CCD；图像 中图分类号：TP206．1 文献标识码：A 文章编号 ：1OO8—2611(2004)02--0066一O4 利用 CCD 图像进行温度测定的技术是最近发展 出很稳定，必须加热很 长时间 ，以使它的各个隔热层、 起来的一项新技术[1 ]。它属于非接触式辐射测温技 保温层达到一个较稳定的状态 。 术 ，可进一步获取温度场信息 ，给实际工程带来许多便 黑体炉的换热方式主要是辐射换热，因为辐射量 利 ，受到国内外众多学者广泛的关注L4 j。但就 目前 和辐射性质均与温度有关 [8]：辐射时，换热量不但取决 情况而言，它的测温精度尚需改善 ，而进一步提高测温 于两个物体间的温差而且还取决于他们的温度水平。 系统温度标定的精度是其 中关键技术之一。 所以，必须是在黑体炉的各个部分温度都稳定的状态 l 图像系统 下才可认为黑体炉的输出是稳定的。所以，作为一个测 温系统的标准设备，必须保证它的输出是稳定的。在实 一 个光信息系统包括E73：输入端 (物信号或光信息 验时，测得黑体炉 的辐射变化 曲线，得 出它 的稳 定时 源)、传输媒质、变换系统和输 出端 (像信号或数据)。 间，从而指导以后的实验，使得每次实验都有相同的结 CCD数字 图像测温系统及其温度标定系统均是光信 果。必须注意，黑体炉输 出的稳定时间也是根据黑体炉 息系统 。 的温度和每次升温的步长而变化的。 这里的标定信息光源采用黑体炉，如图 1所示。 2．2 环境光线及环境振动的影响 由这种测温系统主要元件的特点[9]可知，在标定 的过程 中，实验场所的环境对实验结果影响很大 ，主要 影响有环境光线和环境振动。 环境光一般有 日光、灯光及它们的反射光，它们对 摄像的结果有很大的影响。在 日光或开着灯光的情况 下 ，图像的背景噪声将很大，在黑体炉温度较低的阶段， 图 t 标定系统 信噪比不够大，使得测量的结果不准确。一般在夜晚作 在这个系统 中，每一个环