Система регистрации и обработки изображения включает в себя
аппаратные и программные составляющие:
•
исследуемый объект (внутренний объем КС, истекающая из соп-
ла струя продуктов сгорания, образцовая температурная лампа и т.д.);
•
видеокамеру, фиксирующую изображение и имеющую опреде-
ленные программируемые цифровые эффекты и настройки. Напри-
мер, можно регистрировать негативное изображение, устанавливать
светофильтры, разрешать или отменять автоматическую установку
фокуса и т.д.
Исследуемый объект в настоящей работе — истекающая из соп-
ла струя продуктов сгорания ТПС. Особенностью является световое
излучение объекта, спектр которого аналогичен спектру серого тела.
При этом яркости отдельных элементов фиксируемого изображения
могут отличаться на несколько порядков.
Практическая реализация методов визуализации и оптической пи-
рометрии осуществлена с использованием скоростной цифровой ви-
деокамеры “Видео Спринт”, предназначенной для регистрации бы-
стропротекающих процессов с частотой от 500 до 50000 кадров/с. Для
определения зависимости между степенью засветки матрицы видеока-
меры (уровень серого) и температуры светящегося объекта (факел ПС)
была проведена видеосъемка эталонной лампы СИ8-200 с известной
зависимостью яркостной температуры вольфрамового тела накала от
силы тока в цепи лампы. Для каждого значения тока снималась видео-
последовательность в 244 кадра.
Для проведения расчетов было написано специализированное про-
граммное обеспечение (СПО). Поскольку в ходе записи видеопосле-
довательностей положение камеры относительно лампы не менялось,
область “интереса”, соответствующая изображению прямоугольного
тела накаливания лампы, выделялась на наиболее ярком изображении.
Найденные таким образом координаты области “интереса” использо-
вались для обработки всех видеопоследовательностей.
Для каждого значения тока, т.е. для каждой видеопоследовательно-
сти, был выполнен расчет среднего значения уровней серого в области
эталонной лампы в каждом кадре и построена зависимость среднего
значения уровней серого от номера кадра, на основании которой на
горизонтальном участке зависимости (с 150 кадра) вычислялось об-
щее среднее значение и среднеквадратическое отклонение. Пример ре-
зультатов обработки приведен в таблице, из которой следует, что опти-
мальным является диапазон яркостных температур 2000. . . 2500 K, по-
скольку при этом реализуется линейная зависимость параметров. Для
расширения линейного участка до более высоких температур следу-
ет использовать принцип пирометрического редуцирования излучения
при помощи нейтральных светофильтров.
104 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 3
