燃燒三維溫度場(chǎng)重建的算法研究.pdf

1、基于輻射能圖像處理的三維溫度場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，是通過(guò)對(duì)CCD（Charge-Coupled Device，CCD）拍攝的火焰圖像利用輻射反問(wèn)題方法反演三維溫度場(chǎng)。輻射反問(wèn)題通常表現(xiàn)為不適定性，從而使得輻射反問(wèn)題求解困難。基于此背景，本文做了以下工作：
　　光學(xué)厚度是研究介質(zhì)對(duì)能量消光的重要參數(shù)，隨著光學(xué)厚度的增加，光子的平均自由程減小，那么到達(dá)布置在邊界的光學(xué)信號(hào)接收器的光子數(shù)量就越少，從而增加了輻射反問(wèn)題的不適定性。因此，本文針對(duì)于一

2、個(gè)10m×10m×20m的高溫?zé)彷椛錉t，重點(diǎn)分析了光學(xué)厚度對(duì)于輻射反問(wèn)題不適定性產(chǎn)生的影響。
　　針對(duì)于不適定的輻射反問(wèn)題，Tikhonov正則化（Tikhonov Regularization，TR）法作為一種經(jīng)典的求解方法已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并被證明為一種可靠的反問(wèn)題求解方法。正則化參數(shù)在TR法求解過(guò)程當(dāng)中扮演著重要的作用，理想的正則化參數(shù)對(duì)于準(zhǔn)確地反映三維溫度場(chǎng)信息非常關(guān)鍵。因此，本文建立一種含三次樣條插值的L曲線準(zhǔn)則

3、（L-Curve Criterion，LCC）法選取正則化參數(shù)，用以提高正則化參數(shù)的選取精確和效率。結(jié)果表明，此方法能很好的得到理想的正則化參數(shù)；同時(shí)，當(dāng)插值點(diǎn)為7點(diǎn)時(shí)，到理想的正則化參數(shù)的計(jì)算時(shí)間只需要20s左右；最后，三維溫度重建結(jié)果也令人滿意。
　　對(duì)于大型矩陣（7200×1200），TR法因其不可避免需要對(duì)矩陣求逆，從而降低了TR法的重建效率。廣義奇異值分解（Generalized Singular Value Decom

4、position，GSVD）可以對(duì)矩陣進(jìn)行預(yù)先的分解，而利用分解好的矩陣，每次只需要計(jì)算小部分內(nèi)容就能得到完整的三維溫度場(chǎng)。因此，本文提出TR結(jié)合GSVD（TR-GSVD）的重建方法，用于提高正則化參數(shù)的求取效率及重建效率。結(jié)果表明，TR-GSVD在保證重建精度的條件下，顯著地減少了正則化參數(shù)的選取時(shí)間（僅需2s左右），而重建時(shí)間僅需0.0312s左右。
　　CCD對(duì)于不同波長(zhǎng)下的輻射能量有不同的響應(yīng)值，利用CCD接收全光譜的輻射