基于单光场相机的火焰三维温度场测量

发布时间：2019-12-02 05:13

【摘要】：相比于传统相机,光场相机不仅可记录投射到相机探测器上光线的强度,而且能分辨光线的方向。本文在光场成像技术基础上,提出一种基于单光场相机的火焰三维温度场测量新方法。建立了基于光场成像的火焰辐射正向计算模型,追迹了燃烧火焰投射到光场相机探测器上每个像素对应的辐射光线,并用源项六流法(SSF)计算了对应光线的辐射强度,获得了光场相机探测面强度分布。建立了基于QR分解的最小二乘算法温度场反演模型,获得了火焰的三维温度场,并对温度场反演结果进行了分析。计算结果证明了该方法测量火焰三维温度场的可行性。
【图文】：

逑且将其应用于工业现场１３１。然而，传统ｃｃｄ相机不逦ｉ逦／逡逑能分辨光线的方向，单台传统相机仅能获取火焰特逦ｉ逦，Ｚ，Ｚ逡逑别是工业大尺寸火焰某一视角下的辐射信息，无法逦ｉ逦Ｚ逡逑进行火焰温度场的三维重建，需要装置多台相机，这逡逑对相机之间的耦合及同步要求较高。光场相机不仅逦＜逡逑记录投射到相机探测器上光线的强度信息，而且能逦ｉ逦：逡逑分辨光线的方向［４，５１。Ｊｅｆｆｒｅｙ邋Ｔ开展了单光场相机逦物面逦微透镜阵列逦虚拟像面逡逑拍摄火焰的实验研究，并计算了火焰的重聚焦图像，逦图１聚焦光场相机的成像示意图逡逑但是未提出具体的火焰三维温度场的测量方法丨４］。逦Ｆｉｇ．邋１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｉｎ邋ｆｏｃｕｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔ邋ｆｉｅｌｄ逡逑本文在光场成像技术基础上，提出一种基于单逦ｅａｍＯＴａ逡逑光场相机的火焰三维温度场测量新方法。建立了光逡逑场相机火橚贼像翻，利佭灥进行了火焰逦Ｕ逦栜素对应光线逡逑辐射成像的正向计算。在正向计算的基础上，利用逦根据几何光学，相机物面上的光源发出成像光逡逑基于ＱＲ分解的最小二乘算法（ＬＳＱＲ）反演计算了逦束，经成像系统投射到相机探测面，进而成像。如果逡逑火焰三维温度场，并对反演结果进行了分析。逦被拍摄对象是发光火焰，，其中含有弥散的高温粒子，逡逑１逦－Ｔｉｅ－逦此时成像的实际光源点，并不是在一个面上，而是逡逑１逦存在于整个火焰体中，因此相机物面并不是实际存逡逑ｌ．ｉ光场及光场相机逦在的面，将相机拍摄火焰时对应的物面称作虚拟物逡逑光场的概念最早由Ａ．Ｇｅｒｓｈｕｎ提出，用以描述逦面。虚拟物面上的点称为虚拟光源点。虚拟光源点逡逑光在三维空间

逑且将其应用于工业现场１３１。然而，传统ｃｃｄ相机不逦ｉ逦／逡逑能分辨光线的方向，单台传统相机仅能获取火焰特逦ｉ逦，Ｚ，Ｚ逡逑别是工业大尺寸火焰某一视角下的辐射信息，无法逦ｉ逦Ｚ逡逑进行火焰温度场的三维重建，需要装置多台相机，这逡逑对相机之间的耦合及同步要求较高。光场相机不仅逦＜逡逑记录投射到相机探测器上光线的强度信息，而且能逦ｉ逦：逡逑分辨光线的方向［４，５１。Ｊｅｆｆｒｅｙ邋Ｔ开展了单光场相机逦物面逦微透镜阵列逦虚拟像面逡逑拍摄火焰的实验研究，并计算了火焰的重聚焦图像，逦图１聚焦光场相机的成像示意图逡逑但是未提出具体的火焰三维温度场的测量方法丨４］。逦Ｆｉｇ．邋１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｉｎ邋ｆｏｃｕｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔ邋ｆｉｅｌｄ逡逑本文在光场成像技术基础上，提出一种基于单逦ｅａｍＯＴａ逡逑光场相机的火焰三维温度场测量新方法。建立了光逡逑场相机火橚贼像翻，利佭灥进行了火焰逦Ｕ逦栜素对应光线逡逑辐射成像的正向计算。在正向计算的基础上，利用逦根据几何光学，相机物面上的光源发出成像光逡逑基于ＱＲ分解的最小二乘算法（ＬＳＱＲ）反演计算了逦束，经成像系统投射到相机探测面，进而成像。如果逡逑火焰三维温度场，并对反演结果进行了分析。逦被拍摄对象是发光火焰，其中含有弥散的高温粒子，逡逑１逦－Ｔｉｅ－逦此时成像的实际光源点，并不是在一个面上，而是逡逑１逦存在于整个火焰体中，因此相机物面并不是实际存逡逑ｌ．ｉ光场及光场相机逦在的面，将相机拍摄火焰时对应的物面称作虚拟物逡逑光场的概念最早由Ａ．Ｇｅｒｓｈｕｎ提出，用以描述逦面。虚拟物面上的点称为虚拟光源点。虚拟光源点逡逑光在三维空间

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：2568654