CN106500856A - 一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，该方法采用可控温度的黑体近距离标定刻度函数，计算刻度函数表达式的系数，然后计算实验室参数与实际测温环境参数的比值，根据比值计算修正后的刻度函数。根据实际测量环境参数（目标距离、视窗、量程）等，修正红外探测仪的刻度函数，克服了现有刻度函数仅适应实验室环境的缺陷，同时算法简单、易实现、不额外增加硬件模块、不增加功耗。
Description
技术领域
本发明涉及红外热像仪，特别是一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法。
背景技术
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件或热敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热像仪刻度函数表征了红外热像仪采集到的数据与温度的关系，是红外测温的必要基础。目前，红外热像仪刻度函数通常在实验室环境中利用可控温度的黑体进行标定。因此，红外热像仪刻度函数是在一定的环境条件下成立。当环境条件改变，实验室所得红外热像仪刻度函数便不能适用，势必影响测温精度，因此需要依据实际测温环境对刻度函数进行修正。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，克服热像仪刻度函数在环境条件发生改变时不能适用，势必影响测温精度的缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，它包括如下步骤：
S1：采用可控温度的黑体近距离标定刻度函数，计算刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S2：获取实际测温环境参数；
S3：计算实验室参数与实际测温环境参数的比值δ，计算修正后的刻度函数。
所述的步骤S1要计算刻度函数表达式的系数具体包括如下子步骤：
S11：在实验室环境下，黑体放置于红外热像仪近焦距清晰成像处，并使黑体充满图像画面，设此时黑体距离红外摄像仪距离为d；
S12：使黑体温度稳定在某一温度，记录黑体温度T0、及黑体在该温度下对应的红外热像仪图像输出值G；
S13：调整黑体温度，重复步骤S12，记录多组黑体温度及图像输出值；
S14：依据多组黑体温度、及图像输出值，估计刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S15：记录此次标定实验的参数。
所述的黑体温度的取值范围为[TL,TH]，在调整黑体温度时，黑体温度的步进值为ΔT，共调整N次黑体温度。
所述的步骤S12中，红外摄像仪对黑体连续取M帧图像，每帧图像非均匀性校正后取平均，得到一幅均值图像，将均值图像全图范围内像素求和取均值，得到红外热像仪图像输出值G。
所述的刻度函数记为G(T)，G(T)＝g0+g1T+g2T2+...+gnTn，n为多项式阶次，然后通过优化估计算法得到刻度函数的参数g0,g1,...,gn，同时在标定过程中得到常数因子C。
所述的标定实验的参数包括黑体与红外摄像仪之间的距离d和热像仪的工作参数。
所述的实际测温环境参数包括输入或通过设备测量得到的目标距离d'和热像仪的工作参数。
所述的修正后的刻度函数记为G'(T)，
G'(T)＝g'0+g'1T+g'2T2+...+g'nTn，其中，g'0＝g0+(δ-1)C，g'i＝δ·gi。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，根据实际测量环境参数(目标距离、视窗、量程)等，修正红外探测仪的刻度函数，克服了现有刻度函数仅适应实验室环境的缺陷，同时算法简单、易实现、不额外增加硬件模块、不增加功耗。
附图说明
图1为修正方法流程图；
图2为刻度函数标定流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，它包括如下步骤：
S1：采用可控温度的黑体近距离标定刻度函数，计算刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S2：获取实际测温环境参数；
S3：计算实验室参数与实际测温环境参数的比值δ，计算修正后的刻度函数。
如图2所示，所述的步骤S1要计算刻度函数表达式的系数具体包括如下子步骤：
S11：在实验室环境下，黑体放置于红外热像仪近焦距清晰成像处，并使黑体充满图像画面，黑体与红外热像仪放置在同一水平位置上，黑体距离红外热像仪距离d＝10cm；
S12：使黑体温度稳定在某一温度，记录黑体温度T0及黑体在该温度下对应的红外热像仪图像输出值G，黑体温度的取值范围为[TL,TH]，黑体温度范围下限值TL应接近室温，设为25℃；上限值TH为120℃；红外摄像仪对黑体连续取M帧图像，每帧图像非均匀性校正后取平均，得到一幅均值图像，将均值图像全图范围内像素求和取均值，得到红外热像仪图像输出值G，一般连续取50帧图像；
S13：调整黑体温度，黑体温度的步进值ΔT为5℃，共调整N次黑体温度，重复步骤S12，记录多组黑体温度及图像输出值；
S14：依据多组黑体温度、及图像输出值，估计刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S15：记录此次标定实验的参数。
所述的刻度函数记为G(T)，G(T)＝g0+g1T+g2T2+...+gnTn，n为多项式阶次，n取值4，然后通过优化估计算法得到刻度函数的参数g0,g1,...,gn，同时在标定过程中得到常数因子C。
所述的标定实验的参数包括黑体与红外摄像仪之间的距离d和热像仪的工作参数。
所述的实际测温环境参数包括输入或通过设备测量得到的目标距离d'和热像仪的工作参数。
所述的修正后的刻度函数记为G'(T)，根据实际目标距离参数d'＝200cm、实验室参数d＝10cm修正刻度函数为G'(T)
G'(T)＝g'0+g'1T+g'2T2+...+g'nTn，其中，g'0＝g0+(δ-1)C，g'i＝δ·gi。
采用本发明的方法修正后的刻度函数测温结果更接近目标真实温度，测温误差减少。
Claims (8)
1.一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于,它包括如下步骤：
S1：采用可控温度的黑体近距离标定刻度函数，计算刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S2：获取实际测温环境参数；
S3：计算实验室参数与实际测温环境参数的比值δ，计算修正后的刻度函数。
2.根据权利要求1所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的步骤S1要计算刻度函数表达式的系数具体包括如下子步骤：
S11：在实验室环境下，黑体放置于红外热像仪近焦距清晰成像处，并使黑体充满图像画面，设此时黑体距离红外摄像仪距离为d；
S12：使黑体温度稳定在某一温度，记录黑体温度T0、及黑体在该温度下对应的红外热像仪图像输出值G；
S13：调整黑体温度，重复步骤S12，记录多组黑体温度及图像输出值；
S14：依据多组黑体温度、及图像输出值，估计刻度函数表达式的系数g0,g1,...,gn；
S15：记录此次标定实验的参数。
3.根据权利要求2所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的黑体温度的取值范围为[TL,TH]，在调整黑体温度时，黑体温度的步进值为ΔT，共调整N次黑体温度。
4.根据权利要求2所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的步骤S12中，红外摄像仪对黑体连续取M帧图像，每帧图像非均匀性校正后取平均，得到一幅均值图像，将均值图像全图范围内像素求和取均值，得到红外热像仪图像输出值G。
5.根据权利要求2所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的刻度函数记为G(T)，G(T)＝g0+g1T+g2T2+...+gnTn，n为多项式阶次，然后通过优化估计算法得到刻度函数的参数g0,g1,...,gn，同时在标定过程中得到常数因子C。
6.根据权利要求2所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的标定实验的参数包括黑体与红外摄像仪之间的距离d和热像仪的工作参数。
7.根据权利要求1所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的实际测温环境参数包括输入或通过设备测量得到的目标距离d'和热像仪的工作参数。
8.根据权利要求1所述的一种将红外热像仪刻度函数应用于实际测量环境的自适应修正方法，其特征在于：所述的修正后的刻度函数记为G'(T)，
G'(T)＝g'0+g'1T+g'2T2+...+g'nTn，其中，g'0＝g0+(δ-1)C，g'i＝δ·gi。
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