1.一种同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：构建双远心成像系统：双远心成像系统包括依次设置的物方透镜、孔径光阑、像方透镜和成像靶面；孔径光阑设置于物方透镜和像方透镜的共同焦点上；待测火焰的辐射依次穿过物方透镜、孔径光阑和像方透镜，成像于成像靶面上；

S2：双远心成像系统三参数辐射的标定：三参数包括成像靶面接收到的火焰辐射强度、曝光时间和图像强度；设定函数建立三参数的关系；

S3：温度和碳烟浓度三维分布重建：基于双远心成像原理，成像靶面仅能接收到来自火焰辐射平行入射的部分，在考虑待测火焰发射、吸收，忽略散射作用的情况下，将同轴层流扩散火焰沿轴向划分为多层断面，各个断面的重建工作并列运行，计算待测火焰的温度分布和碳烟浓度；

所述S1的双远心成像系统中待测火焰的辐射按比例缩放到成像靶面上，缩放的比例由物方透镜和像方透镜的焦距决定：式中H1为待测火焰高度，H2为成像靶面接收到的火焰的高度，f2为像方透镜焦距，f1为物方透镜焦距；

所述S1的双远心成像系统中成像靶面工作波长为可见光波段，有R、G、B三个通道，成像靶面和像方透镜的相向一侧均布置了一只双窄带通滤色片，双窄带通滤色片两个窄带的中心波长处于成像靶面R、G通道光谱响应峰值对应的波长，半带宽小于等于20nm；且双窄带通滤色片中与R通道对应的窄带响应效率低于G通道对应的响应效率；

所述S2中双远心成像系统的三参数辐射具体标定方法为：设待定系数矩阵为则成像靶面接收到的火焰辐射强度Ii(i＝R,G)可以表示为曝光时间τ和图像强度ADCi的函数：

经过黑体炉辐射标定实验，可以得到m组曝光时间Bm＝[τ1 τ2 τ3 … τm]和图像强度Cm＝[ADCi,1 ADCi,2 ADCi,3 … ADCi,m]对应的辐射强度Ii,m＝[Ii,1 Ii,2 Ii,3 … Ii,m]，通过二元非线性回归可以求得待定系数矩阵A。

2.根据权利要求1所述的同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：所述S3包括如下步骤：S31：以火焰断面的中心为原点O，建立坐标系，划分火焰环形空间单元；

S32：划分成像单元，建立辐射成像模型；

S33：首先忽略自吸收计算迭代初值，然后考虑自吸收后迭代求解；对辐射源项和温度分布都采用正则化方法求解；

S34：计算碳烟浓度的分布。

3.根据权利要求2所述的同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：所述S31包括以火焰断面的中心为原点O，建立坐标系，以O点为圆心，将待测火焰所在的空间划分为m个厚度为D的环形空间单元，并假设每个环形空间单元内的温度和碳烟浓度是相同的，ri代表第i个环形空间单元的外半径，划分的最大的环形空间单元的外半径大于火焰断面边界的外半径；在重建过程中仅考虑x轴的上半部分火焰即可。

4.根据权利要求3所述的同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：所述S32包括将成像靶面划分为n个成像单元，每个成像单元接收到的都是入射路径上火焰辐射的积分值，第k个成像单元接收的火焰辐射的入射路径的位置yk可以根据成像单元的间距和双远心成像系统的缩放比例求得，也可以通过事先拍摄标准尺标定；第k个成像单元接收到的对应波长下的图像强度ADCλ(yk)在经过辐射标定后可以转换为辐射强度Iλ(yk)，进一步表示为：式中，lk,i为入射路径yk在y轴一侧穿过的第i个环形空间单元的路径长度，i0,k为入射路径yk穿过的外半径最小的环形空间单元的序号，i0,k＝ceil(yk/D)；T(ri)、κλ(ri)、Ibλ(T(ri))和Fλ(ri)分别为波长λ对应的第i个环形空间单元内的温度、吸收系数、黑体辐射强度和辐射强度，其中F(ri)＝κλ(ri)Ibλ(T(ri))；Kk为自吸收项，根据Mie理论的Rayleigh极限，κλ(ri)可由下式表示：式中，fv(ri)为第i个环形空间单元内的碳烟体积分数；

根据普朗克定律，Ibλ(T(ri))可由下式表示：式中，c1、c2为辐射常数；T(ri)为第i个环形空间单元内的温度。

5.根据权利要求4所述的同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：所属S33包括将式(3)用矩阵的形式表示：即：

Iλ＝L·KλFλ (7)

式中， 为自吸收项；

式(7)求解过程中，首先忽略自吸收项，得到：Iλ＝LFλ (8)

利用正则化方法可以求得式(8)的解：

T T ‑1 T

Fλ＝(LL+αFDD) LIλ (9)

式中 为正则化矩阵，αF为辐射源项重建

的正则化系数；

通过式(9)分别求解得到成像靶面R、G通道对应波长下环形空间单元内的辐射强度FR(ri)和FG(ri)，将两者相除计算温度分布：吸收系数可以进一步由下式求得：

再次利用正则化算法计算温度分布：

将根据式(3)求解FG(ri)的方程 改写为：从而将求解FG(ri)转换为直接求解 式中，FR,0(ri)为R通道对应波长下式(8)在最小二乘意义下的解；相应地，将式(6)改写为：即：

IG＝L·KG·FR,0×β (15)

式中，

式(15)求解过程中，同样先忽略自吸收项，得到：IG＝L·FR,0×β (16)

利用正则化方法可以求得式(16)的解：

T T ‑1 T

β＝[(L·FR,0) (L·FR,0)+αDD] (L·FR,0) IG (17)根据式(11)，温度分布可由下式求得：

将温度计算结果T(ri)代入式(12)，求出吸收系数分布κλ(ri)后，考虑自吸收，将吸收系数矩阵Kλ带入式(7)，利用正则化方法求解辐射源项分布：T T ‑1 T

Fλ＝[(L·Kλ) (L·Kλ)+αDD] (L·Kλ) Iλ (19)得到更新后的FR和FG，再次利用正则化方法求解温度分布：T T ‑1 T

β＝[(L·KG·FR,0) (L·KG·FR,0)+αDD] (L·KG·FR,0) IG (20)式中FR,0为R通道对应波长下式(7)在最小二乘意义下的解；

将β代入式(18)计算新的温度分布T(ri)，重复迭代计算，直至收敛。

6.根据权利要求5所述的同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，其特征在于：所述S34根据式(4)计算碳烟浓度分布：κλ(ri)为吸收系数；fv(ri)为第i个环形空间单元内的碳烟体积分数。