留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

运用光线追迹算法的非均匀温度梯度成像畸变校正

吴军 徐海涛 王志军 陶永奎 郑建文

吴军, 徐海涛, 王志军, 陶永奎, 郑建文. 运用光线追迹算法的非均匀温度梯度成像畸变校正[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(11): 1784-1789. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190039
引用本文: 吴军, 徐海涛, 王志军, 陶永奎, 郑建文. 运用光线追迹算法的非均匀温度梯度成像畸变校正[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(11): 1784-1789. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190039
Wu Jun, Xu Haitao, Wang Zhijun, Tao Yongkui, Zheng Jianwen. Nonuniform Temperature Gradient Imaging Distortion Correction using Light Ray Tracing Method[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(11): 1784-1789. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190039
Citation: Wu Jun, Xu Haitao, Wang Zhijun, Tao Yongkui, Zheng Jianwen. Nonuniform Temperature Gradient Imaging Distortion Correction using Light Ray Tracing Method[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(11): 1784-1789. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190039

运用光线追迹算法的非均匀温度梯度成像畸变校正

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190039
基金项目: 

中央高校基本科研业务费 3122017033

精密测试及仪器国家重点实验室开放基金项目 pilab1707

国家自然科学基金与民航联合基金项目 U1333105

国家自然科学基金与民航联合基金项目 U1533111

详细信息
    作者简介:

    吴军(1986-), 讲师, 博士研究生, 研究方向为航空发动机故障的检测与维修技术研究、激光检测技术研究, j_wu@cauc.edu.cn

  • 中图分类号: TB96

Nonuniform Temperature Gradient Imaging Distortion Correction using Light Ray Tracing Method

  • 摘要: 针对视觉测量原理应用于高温度梯度环境所产生的成像畸变问题,本文研究了将空间点发出的光抽象为光线,通过修正光线的传播路径,来研究光学系统成像的光线追迹算法,并运用该算法对图像畸变进行校正,与角点检测方法得到的实际误差进行了对比验证。实验结果显示,运用光线追迹算法对热源干扰下造成畸变图像进行校正的方法是可行的,实现了对图像畸变的误差补偿,并能得到较准确的校正后图像。
  • 图  1  相对湿度对大气折射度的影响

    图  2  大气压强对大气折射度的影响

    图  3  大气温度对大气折射度的影响

    图  4  光线追迹描述温度场折射的成像偏差

    图  5  光线追迹算法流程图

    图  6  温度场测量实验示意图

    图  7  温度场测量实验现场图

    图  8  测温面温度场等温线分布图

    图  9  非均匀温度梯度干扰光线传播光路图

    图  10  棋盘格中心区域两列角点选取

    图  11  图像畸变校正曲线

  • [1] 邾继贵, 于之靖.视觉测量原理与方法[M].北京:机械工业出版社, 2012:1-15

    Zhu J G, Yu Z J. The principle of vision metrology[M]. Beijing: China Machine Press, 2012: 1-15(in Chinese)
    [2] 孙砚田, 王国林, 梁晨, 等.计及外流场的子午线轮胎温度场建模方法[J].机械科学与技术, 2017, 36(7):985-990 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2017.0701

    Sun Y T, Wang G L, Liang C, et al. Analysing temperature field of radial tire with external flow field[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2017, 36(7):985-990(in Chinese) doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2017.0701
    [3] 王凯, 段发阶, 郭浩天, 等.基于大频差双频激光的发动机叶尖间隙测量技术[J].光电子激光, 2013, 24(10):1984-1988 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gdzjg201310023

    Wang K, Duan F J, Guo H T, et al. Blade tip clearance measurement using dual frequency laser with large frequency difference[J]. Journal of Optoelectronics Laser, 2013, 24(10):1984-1988(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gdzjg201310023
    [4] 吴健, 杨春平, 刘建斌.大气中的光传输理论[M].北京:北京邮电大学出版社, 2005:127-150

    Wu J, Yang C P, Liu J B. Optical transmission theory in the atmosphere[M]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications Press, 2005: 127-150(in Chinese)
    [5] Kaufman Y J, Tanré D, Gordon H R, et al. Passive remote sensing of tropospheric aerosol and atmospheric correction for the aerosol effect[J]. Journal of Geophysical Research, 1997, 102(D14):16815-16830 doi: 10.1029/97JD01496
    [6] 黄战华, 王蓓, 陈嘉佳, 等.变折射率介质对成像变形的影响[J].天津大学学报, 2006, 39(6):708-711 doi: 10.3969/j.issn.0493-2137.2006.06.013

    Huang Z H, Wang B, Chen J J, et al. Impact of variable-refractive-index medium on imaging distortion[J]. Journal of Tianjin University, 2006, 39(6):708-711(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.0493-2137.2006.06.013
    [7] 黄战华, 陈嘉佳, 蔡怀宇.热扰动下成像变形与复原研究[J].科学技术与工程, 2007, 7(20):5339-5341, 5344 doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2007.20.033

    Huang Z H, Chen J J, Cai H Y. Study on distortion and recovery of imaging in a thermal disturbance field[J]. Science Technology and Engineering, 2007, 7(20):5339-5341, 5344(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2007.20.033
    [8] 陈嘉佳.热源辐射下空气介质成像的变化与补偿研究[D].天津: 天津大学, 2007

    Chen J J. Study on variation and recovery of optical imaging through air medium in a thermal radiation field[D]. Tianjin: Tianjin University, 2007(in Chinese)
    [9] 孙刚, 翁宁泉, 肖黎明, 等.大气温度分布特性及对折射率结构常数的影响[J].光学学报, 2004, 24(5):592-596 doi: 10.3321/j.issn:0253-2239.2004.05.004

    Sun G, Weng N Q, Xiao L M, et al. Profile and character of atmospheric temperature[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 24(5):592-596(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:0253-2239.2004.05.004
    [10] 韩燕, 强希文, 冯建伟, 等.大气折射率高度分布模式及其应用[J].红外与激光工程, 2009, 38(2):267-271 doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2009.02.017

    Han Y, Qiang X W, Feng J W, et al. Height distribution profiles and its application of atmosphere refractive index[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(2):267-271(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2009.02.017
    [11] 代少升, 刘发萍.红外热成像系统温度漂移补偿算法研究[J].重庆邮电大学学报, 2012, 24(1):69-72 doi: 10.3969/j.issn.1673-8268.2012.01.014

    Dai S S, Liu F P. Study on temperature drift compensation of infrared thermal imaging system[J]. Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications, 2012, 24(1):69-72(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1673-8268.2012.01.014
    [12] 洪占勇, 杨永跃, 邓善熙.车轮热轧轮胚尺寸激光测量系统的研究[J].电子测量与仪器学报, 2010, 24(7):686-691 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzclyyqxb201007015

    Hong Z Y, Yang Y Y, Deng S X. Research on laser measurement system of hot-rolling wheel size[J]. Journal of Electronic Measurement and Instrument, 2010, 24(7):686-691(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzclyyqxb201007015
    [13] Szostek K, Piórkowski A. Real-time simulation of ultrasound refraction phenomena using ray-trace based wavefront construction method[J]. Computer Methods and Programs in Biomedicine, 2016, 135:187-197 doi: 10.1016/j.cmpb.2016.07.034
    [14] Tentori D, Camacho J. Geometrical ray tracing for the characterization of a heterogeneous interface[C]//Proceedings of SPIE 4096, Systems Contamination and Degradation Ⅱ. San Diego, CA, USA: SPIE, 2000: 185-190
    [15] 金群锋.大气折射率影响因素的研究[D].杭州: 浙江大学, 2006

    Jin Q F. Research on influence factors of atmospheric refractive index[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2006(in Chinese)
    [16] 陈金兴.基于图像处理的锅炉炉膛三维温度场检测技术研究[D].沈阳: 沈阳理工大学, 2011

    Chen J X. Research on the detection technology based on image processing for three-dimensional temperature field of boiler furnace[D]. Shenyang: Shenyang Ligong University, 2011(in Chinese)
  • 加载中
图(11)
计量
  • 文章访问数:  213
  • HTML全文浏览量:  166
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-31
  • 刊出日期:  2019-11-05

目录

    /

    返回文章
    返回