温度测量与国防、军事、科学研究、工业生产等活动密切相关,不同的测温场景,对测温精度和温度显示效果的要求也不一样。本文基于双色测温理论,结合数字图像处理技术,实现燃烧火焰温度的精确测量,进行以下工作:(1)设计并搭建双光路光学分光系统。双色法测温理论用两个波长的单色光光强的比值实现温度测量,而彩色CCD每一个通道采集的都是一段较宽光谱范围的光强,直接使用CCD拍摄会引入误差。本文设计的双光路光学分光系统中,使用两个中心波长为分别637nm和541nm的单色滤光片,使CCD接收到两个窄带单色光,更符合双色测温理论,提高测温精度。通过反光镜与分光镜的配合使用,实现将两路滤波后的单色光线汇聚为一路被一个CCD相机接收,避免了对两幅单色图像中高温目标的后期匹配工作。(2)设计单色灰度值补偿模型。由于637nm和541nm的单色光在CCD的R和G通道中是相互交织的,为了准确提取这两个波长的光强信号,采用实验方法,建立了两个通道信号的补偿模型,确定了补偿系数,使补偿后R和G通道的灰度值分别准确反映637nm和541nm的单色光光强,进一步提高了双色测温精度。(3)对搭建的测温系统中的白平衡、曝光时间等参数进行了测试和选择。利用黑体炉对温度进行了标定。提出了火焰温度迭代算法,以G通道的灰度值确定温度初值,然后利用测温系数和温度的关系模型进行迭代运算,实现温度的准确测量。和传统方法进行了实验对比,证明本方法提高了测温精度,测温相对误差为0.55%。利用不同曝光时间对同一火焰进行测量,采集多种曝光时间下的火焰图像,取灰度值在良好范围内的像素进行图像融合,得到更准确的火焰的温度分布图。