1.一种温度场测量及焊接缺陷在线监测装置，其特征在于：它包括顺序连接的辐射信息采集模块、三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)、功能选择模块和显示模块；

其中辐射信息采集模块设置在焊接场景被测物附近，辐射信息采集模块包括CCD相机(4)，CCD相机(4)前端内设有镜头(3)，镜头(3)上通过遮光筒(2)设有可拆卸的滤波片(1)，CCD相机(4)通过数据线(5)连接有数据转化传输模块(6)，数据转化传输模块(6)对CCD相机(4)采集到的图像进行读取，并将图像的三通道信号信息进行存储和传输，数据转化传输模块(6)的输出端与三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)的输入端连接；

功能选择模块包括分别与三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)输出端连接的实际光谱响应定标模块(8)和光谱响应幅值智能识别模块(9)；

数据转化传输模块(6)用以接收CCD相机(4)拍摄的高温物体的图像进行数据读取，数据转化传输模块(6)内置有OpenCV库的imread()函数用以提取图像数据中的三通道测量信号，能够将采集到的图像各像素点的信息存储到数组中，还内置有Mat命令用以生成与CCD相机(4)采集图像大小相同的两个数组分别作为灰度图和伪彩图的存储数组；

三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)通过调用实际光谱响应定标模块(8)中存储的实际光谱响应函数，从而对数据转化传输模块(6)内的数据进行信号数据的三波段等比比色反演处理；

调用实际光谱响应定标模块(8)用以存储实际光谱响应函数，以及发送显示辐射温度场(10)；

光谱响应幅值智能识别模块(9)为训练好的表征温度场算法，用以对光谱响应函数进行处理，利用处理后的光谱响应函数输出焊缝可视图；

CCD相机(4)将拍摄到的图像数据传输到数据转化传输模块(6)中，数据转化传输模块(6)调用OpenCV库中的imread()函数提取图像数据中的三通道测量信号Vi，然后将提取到的三通道测量信号Vi作为辐射信号传入到三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)，三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)利用下式进行信号数据的三波段等比比色反演处理：

2 2

利用公式Ⅷ：f(T)＝V2·M1·M3‑V1·V3·M2，进行线性存储二分求解；

式中，f(T)表示温度求解函数；Vi为三通道测量信号，i＝1,2,3；M1、M2和M3分别为三波段等比比色存储二分法中定义的积分；

在测温前预先估计被测物高温表面所处的温度区间，将温度区间根据二分次数平均分

2 2

成N份，从而得到N+1个二分温度节点，再将公式：f(T)＝V2·M1·M3‑V1·V3·M2 中的向量2

(M1·M3，M2)在各个二分温度节点的值预先进行计算并建立存储数据库，从而在温度求解过程中直接调用，避免了大量复杂的积分计算；

温度求解函数f(T)在较窄的温度区间内近似为线性；在二分法将根锁定在一个较小的温度区间(Tan，Tbn)后，通过(Tan,f(Tan))和(Tbn,f(Tbn))两点的割线方程Ⅸ确定温度，从而减少计算的迭代次数；

假设Tc为式Ⅸ的零点，即为所求温度点：

2.根据权利要求1所述的温度场测量及焊接缺陷在线监测装置，其特征在于：当进行辐射温场测量时无需在安装滤波片(1)，当进行焊接缺陷识别时，必须安装滤波片(1)。

3.根据权利要求1所述的温度场测量及焊接缺陷在线监测装置，其特征在于，线性存储

2 2

二分求解f(T)＝V2·M1·M3‑V1·V3·M2的获取过程为：

三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)利用的三波段辐射测温的信号强度公式：式中，Vi为图像数据中的三通道的测量信号， 为第i通道的光谱响应函数；Π为与波长和温度无关的几何因子；ε(λ,T)为被测物体表面的发射率；(λa,λb)为CCD相机的光谱响应范围；Ib(λ,T)是理想黑体的光谱辐射强度，表述为，

8 4 ‑2 4

其中，C1＝3.742×10W·μm·m 为第一辐射常量，C2＝1.439×10μm·K为第二辐射常量；

根据第二类积分中值定理将Ⅰ式简化得到的测温方程组：

其中，εi,i＝1,2,3为三个辐射测量通道的平均发射率；

记 测温方程组Ⅲ变为，

若平均发射率εi在整个波段内具有单调性，则假设：

ε1ε3＝(ε2+Δε)(ε2‑Δε)    Ⅴ

Δε为发射率增量，当满足 条件时，则近似有：

根据Ⅵ式表明，三个测量通道条件下平均发射率具有等比数值特征；

由Ⅵ式和Ⅳ式联立求解得到三波段比色测温方程：

2 2

V1·V3·M2‑V2·M1·M3＝0    Ⅶ

三波段比色测温方程高度非线性，在进行温度场测量时，存在大量积分运算，难于直接稳定地快速求解，但鉴于Ⅶ中温度相关函数与测量信息具有分离特征，提出了线性存储二分求解技术；当对Ⅶ进行求解从而建立以下函数：

2 2

f(T)＝V2·M1·M3‑V1·V3·M2    Ⅷ

式Ⅷ即为三波段等比比色反演方法，该方程方便进行线性存储二分求解。

4.一种使用上述权利要求1‑3任一权利要求所述温度场测量及焊接缺陷在线监测装置的监测方法，其特征在于，当进行高温窑炉的温度场测量时：使用时将CCD相机(4)对准窑炉高温表面，CCD相机(4)前设置滤波片(1)和镜头(3)，在镜头(3)与滤波片(1)之间加装遮光筒(2)减少环境光线的干扰；

利用CCD相机(4)拍摄工作中的窑炉图像，将拍摄到的图像经过数据线(5)传入数据转化传输模块(6)，数据转化传输模块(6)将接收到的图像进行数据读取，并将读取到的数据传递给三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)；

对窑炉需要测量的为真实温度场，此时三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)调用实际光谱响应定标模块(8)中存储的实际光谱响应函数，通过将实际光谱响应函数进行三波段等比比色反演处理，则实现真实辐射温度场的快速计算，以及图像处理功能实现窑炉辐射温度场(10)的输出。

5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于：对CCD相机(4)进行了光谱响应定标，在计算时调用实际光谱响应定标模块 (8)中存储的实际光谱响应函数，将实际光谱响应函数进行三波段等比比色反演处理，实现真实辐射温度场的快速计算；数据转化传输模块(6)调用内置imread()函数读取CCD相机采集到的图像各像素点的信息并存储到数组中，同时使用Mat命令生成与CCD相机采集图像大小相同的两个数组分别作为灰度图和伪彩图的存储数组；三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)在温度场计算时循环遍历读取各像素点三通道信号值，并采用三波段等比比色存储二分法计算温度值，从而得到各像素点处的温度数据；

将温度场进行伪彩色输出还需进一步建立温度值与RGB色度之间的关系：将伪彩图与灰度图均采用8位图像进行输出，则图像内像素点的每个通道共对应256个色阶，假定伪彩图所对应整体温度区间为[Tmin,Tmax]，则将温度计算结果按如下对应规则得到相应的灰度值r，温度越高则灰度值越大，将灰度值r写入灰度图对应像素点中，即得到温度场灰度图；

采用JET颜色映射规则将灰度值转换为相应的RGB值，再将RGB数值写入对应的伪彩图各像素点中，由此实现辐射温度场伪彩图的输出。

6.一种使用上述权利要求1‑3任一权利要求所述温度场测量及焊接缺陷在线监测装置的监测方法，其特征在于，当进行焊接缺陷实时监测时：使用时将CCD相机(4)对准焊接熔池表面，CCD相机(4)前设置滤波片(1)和镜头(3)，在镜头(3)与滤波片(1)之间加装遮光筒(2)减少环境光线的干扰；

设定合适的拍摄间隔从而在焊接过程中对焊接熔池进行连续拍摄，并将拍摄到的数据经过数据线(5)传入数据转化传输模块(6)，数据转化传输模块(6)将接收到的数据传递给三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)；

对熔池缺陷识别时需测量的为表征温度场，此时三波段等比比色存储二分法信息处理模块(7)调用光谱响应幅值智能识别模块(9)对光谱响应函数进行处理，内置的训练好的表征温度场算法自动更换不同的加权系数ci组合，利用加权后的光谱响应函数实现焊缝图像的输出。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：在实际的焊接过程中存在大量的弧光和飞溅，会对CCD相机(4)采集图像中各像素点三通道信息产生干扰，在进行真实温度场测量时会产生较大误差，但如果利用虚拟光谱响应计算虚拟温度建立表征温度场，则能够通过不同参数下的表征温度场灰度图实现焊缝图像提取；

在温度场计算过程中对CCD相机(4)的实际光谱响应函数进行修正，赋予各通道光谱响应函数相应的加权系数ci，从而计算出不同的虚拟温度，建立不同的表征温度场；

通过改变加权系数ci的值能够改变各通道光谱响应函数的峰值高度，类比彩色图转化为灰度图的过程中对于R、G、B三通道数值加权平均算法，对各通道加权系数的改变也会影响R、G、B通道响应信号在温度场计算时的权重，ci的改变会使表征温度场灰度图中的不同温度区域的轮廓发生明显改变，不同的ci值组合能够突出部分区域轮廓，或者削弱部分区域的信息，改变参数ci的效果等于图像增强算法；

特定的ci参数会增大或减小特定的温度区域与周围的对比度，如果参数的选取适当，就能够实现焊缝轮廓实时提取的效果；

对现有的表征温度场算法进行训练，从而建立光谱响应幅值智能识别模块(9)；

将加权后的光谱响应代入测温公式Ⅷ进行被测物表征温度场的计算，通过焊缝可视图模块(11)进行处理即实现焊缝的可视图的输出，运用神经网络对焊缝可视图进行识别即实现焊接缺陷的在线监测。