CN107991675A - 一种用于辐射计成像的内外定标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于辐射计成像的内外定标方法，包括：系统框架装置（1）、准光学装置（2）、辐射计阵列装置（3）、辐射计阵列定标装置（4）、数据采集器（5）、数据处理器（6）、电控装置（7）和显控模块（8）。该设备采用毫米波焦平面阵列成像技术，利用辐射计和馈源天线阵列实现对水平视场的覆盖及反射镜机械扫描实现对垂直视场的覆盖，通过椭球聚焦天线提高近场成像空间分辨率。发明利用设备中的辐射计阵列定标装置（4），通过先内定标再外定标的方式，可以提高辐射计成像的效果与精度。本发明与传统辐射计定标方法相比，具有测试效率高、图像效果好、精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种内外定标方法，特别是一种用于辐射计成像的内外定标方法。
背景技术
目前对微波辐射计的定标多采用两点定标法。如果微波辐射计接收机的线性度能够保障，那么根据两点决定一条直线的原则就可以采用的两点定标方法，在实现上存在操作复杂、精度有限的缺点。这种测量方法一般选取同一定标体的一个高温点和一个低温点完成测试过程，在切换温度时，造成需要较长的过渡及稳定时间，另外，由于加热或冷却的方法及材料结构的问题很难做到较好的温度一致性。由于其属于开放式测试，对测量环境要求较高，需要一个整体测量环境，一般采用一个密闭的实验室。这种测试方法存在测试设备及测试环境复杂、对辐射源温度一致性要求高、测试时间长、效率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于辐射计成像的内外定标方法，解决以往方法存在测试设备及测试环境复杂、对辐射源温度一致性要求高、测试时间长、效率低的问题。
一种用于辐射计成像的内外定标方法的具体步骤为：
第一步 搭建内外定标系统
内外定标系统，包括：系统框架装置、准光学装置、辐射计阵列装置、辐射计阵列定标装置、数据采集器、数据处理器、电控装置和显控模块。
系统框架装置提供结构支撑；电控装置与准光学装置和辐射计阵列定标装置连接；辐射计阵列装置的输出端与数据采集器信号输入端连接；数据采集器信号输出端与数据处理器信号输入端连接；数据处理器信号输出端与显控模块信号输入端连接。
显控模块的功能为：输出控制指令控制系统工作，接收数据处理器数据并完成数据图像的显示和存储。
第二步 接通电源
将所有设备连接电源，开机预热，待所有设备工作状态稳定。高温定标源经过预热，进入稳定恒温状态，之后再进行正常的测试流程。
第三步 完成内定标
内定标中，通过辐射计阵列定标装置中恒温性能良好的低温源与高温源，修正辐射计阵列装置不同辐射计间的温度漂移，使辐射计阵列装置的目标探测值在一个标准值上，进而产生图像。辐射计阵列装置一共排列有个辐射计，其中每个辐射计在一次扫描中生成一个数据，排列成数据矩阵。
首先，辐射计阵列定标装置和电控装置将低温源移动至辐射计下端，数据采集器采集得到低温源定标数据；然后将高温源移动至辐射计下端，采集得到常温源定标数据；数据处理器处理得低温平均值：
（1）
为低温平均值；为第i路低温源；为辐射计阵列中的辐射计数目。
高温与低温差值平均值：
（2）
为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源；
而后正常采集图像，得到图像数据。最后对每一辐射计点进行单独补偿：
（3）
为第i路内定标补偿后数据；为第i路内定标补偿前数据；为低温平均值；为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源。
最后将范围内的合成为一维数据矩阵，得到补偿后的数据，完成内定标。
第四步 完成外定标
加入外定标板，放置在探测目标位置。调整准光学装置，让辐射计阵列从上往下和从下往上各扫描一次。辐射计阵列装置中个辐射计的每一个采集个数据，采集两幅经过内定标之后的图像数据，记为，。其中：
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据；
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据。
分别提取出两幅图像数据的平均值作为参考基准：
（4）
（5）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据的平均值。
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据的平均值。
为数据图像中辐射计的扫描列数；为整型变量，。
为辐射计阵列中的辐射计数目；为整型变量，。
然后分别计算出各个像素点与基准的差值：
（6）
（7）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值。
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值。
正常扫描人体目标，每次扫描完以后，得到相应的扫描图像数据，，加入相应的差值进行系统误差的补偿。
（8）
（9）
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据。
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据。
：正常扫描人体目标，从上往下扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据。
：正常扫描人体目标，从下往上扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据。
显控模块输出最终结果。
至此，完成了辐射计成像的内外定标。
本发明解决毫米波辐射计被动成像设备的定标问题。该设备采用毫米波焦平面阵列成像技术，利用辐射计和馈源天线阵列实现对水平视场的覆盖及反射镜机械扫描实现对垂直视场的覆盖，通过椭球聚焦天线提高近场成像空间分辨率。发明利用设备中的辐射计阵列定标装置，通过先内定标再外定标的方式，可以提高辐射计成像的效果与精度。本发明与传统辐射计定标方法相比，具有测试效率高、图像效果好、精度高等优点。该方法可以完成用于辐射计成像的辐射计内、外定标，简化定标流程，提高定标效果。
附图说明
图1 一种用于辐射计成像的内外定标方法测试系统组成示意图。
1.系统框架装置 2.准光学装置 3.辐射计阵列装置 4.辐射计阵列定标装置
5.数据采集器 6.数据处理器 7.电控装置 8.显控模块。
具体实施方式
一种用于辐射计成像的内外定标方法的具体步骤为：
第一步 搭建内外定标系统
内外定标系统，包括：系统框架装置1、准光学装置2、辐射计阵列装置3、辐射计阵列定标装置4、数据采集器5、数据处理器6、电控装置7和显控模块8。
系统框架装置1提供结构支撑；电控装置7与准光学装置2和辐射计阵列定标装置4连接；辐射计阵列装置3的输出端与数据采集器5信号输入端连接；数据采集器5信号输出端与数据处理器6信号输入端连接；数据处理器6信号输出端与显控模块8信号输入端连接。
显控模块8的功能为：输出控制指令控制系统工作，接收数据处理器6数据并完成数据图像的显示和存储。
第二步 接通电源
将所有设备连接电源，开机预热，待所有设备工作状态稳定。高温定标源经过预热，进入稳定恒温状态，之后再进行正常的测试流程。
第三步 完成内定标
内定标中，通过辐射计阵列定标装置4中恒温性能良好的低温源与高温源，修正辐射计阵列装置3不同辐射计间的温度漂移，使辐射计阵列装置3的目标探测值在一个标准值上，进而产生图像。辐射计阵列装置3一共排列有个辐射计，其中每个辐射计在一次扫描中生成一个数据，排列成数据矩阵。
首先，辐射计阵列定标装置4和电控装置7将低温源移动至辐射计下端，数据采集器5采集得到低温源定标数据；然后将高温源移动至辐射计下端，采集得到常温源定标数据；数据处理器6处理得低温平均值：
（1）
为低温平均值；为第i路低温源；为辐射计阵列中的辐射计数目。
高温与低温差值平均值：
（2）
为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源；
而后正常采集图像，得到图像数据。最后对每一辐射计点进行单独补偿：
（3）
为第i路内定标补偿后数据；为第i路内定标补偿前数据；为低温平均值；为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源。
最后将范围内的合成为一维数据矩阵，得到补偿后的数据，完成内定标。
第四步 完成外定标
加入外定标板，放置在探测目标位置。调整准光学装置2，让辐射计阵列从上往下和从下往上各扫描一次。辐射计阵列装置3中个辐射计的每一个采集个数据，采集两幅经过内定标之后的图像数据，记为，。其中：
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据；
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据。
分别提取出两幅图像数据的平均值作为参考基准：
（4）
（5）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据的平均值。
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据的平均值。
为数据图像中辐射计的扫描列数；为整型变量，。
为辐射计阵列中的辐射计数目；为整型变量，。
然后分别计算出各个像素点与基准的差值：
（6）
（7）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值。
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值。
正常扫描人体目标，每次扫描完以后，得到相应的扫描图像数据，，加入相应的差值进行系统误差的补偿。
（8）
（9）
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据。
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据。
：正常扫描人体目标，从上往下扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据。
：正常扫描人体目标，从下往上扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据。
显控模块8输出最终结果。
至此，完成了辐射计成像的内外定标。
Claims (1)
1.一种用于辐射计成像的内外定标方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
第一步 搭建内外定标系统
内外定标系统，包括：系统框架装置（1）、准光学装置（2）、辐射计阵列装置（3）、辐射计阵列定标装置（4）、数据采集器（5）、数据处理器（6）、电控装置（7）和显控模块（8）；
系统框架装置（1）提供结构支撑；电控装置（7）与准光学装置（2）和辐射计阵列定标装置（4）连接；辐射计阵列装置（3）的输出端与数据采集器（5）信号输入端连接；数据采集器（5）信号输出端与数据处理器（6）信号输入端连接；数据处理器（6）信号输出端与显控模块（8）信号输入端连接；
显控模块（8）的功能为：输出控制指令控制系统工作，接收数据处理器（6）数据并完成数据图像的显示和存储；
第二步 接通电源
将所有设备连接电源，开机预热，待所有设备工作状态稳定；高温定标源经过预热，进入稳定恒温状态，之后再进行正常的测试流程；
第三步 完成内定标
内定标中，通过辐射计阵列定标装置（4）中恒温性能良好的低温源与高温源，修正辐射计阵列装置（3）不同辐射计间的温度漂移，使辐射计阵列装置（3）的目标探测值在一个标准值上，进而产生图像；辐射计阵列装置（3）一共排列有个辐射计，其中每个辐射计在一次扫描中生成一个数据，排列成数据矩阵；
首先，辐射计阵列定标装置（4）和电控装置（7）将低温源移动至辐射计下端，数据采集器（5）采集得到低温源定标数据；然后将高温源移动至辐射计下端，采集得到常温源定标数据；数据处理器（6）处理得低温平均值：
（1）
为低温平均值；为第i路低温源；为辐射计阵列中的辐射计数目；
高温与低温差值平均值：
（2）
为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源；
而后正常采集图像，得到图像数据；最后对每一辐射计点进行单独补偿：
（3）
为第i路内定标补偿后数据；为第i路内定标补偿前数据；为低温平均值；为高温与低温差值平均值；为第i路高温源；为第i路低温源；
最后将范围内的合成为一维数据矩阵，得到补偿后的数据，完成内定标；
第四步 完成外定标
加入外定标板，放置在探测目标位置；调整准光学装置（2），让辐射计阵列从上往下和从下往上各扫描一次；辐射计阵列装置（3）中个辐射计的每一个采集个数据，采集两幅经过内定标之后的图像数据，记为，；其中：
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据；
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据；
分别提取出两幅图像数据的平均值作为参考基准：
（4）
（5）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据的平均值；
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据的平均值；
为数据图像中辐射计的扫描列数；为整型变量，；
为辐射计阵列中的辐射计数目；为整型变量，；
然后分别计算出各个像素点与基准的差值：
（6）
（7）
：辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值；
：辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据与该数据基准值的差值；
正常扫描人体目标，每次扫描完以后，得到相应的扫描图像数据，，加入相应的差值进行系统误差的补偿；
（8）
（9）
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从上往下扫描得到的图像数据；
：正常扫描人体目标，辐射计阵列从下往上扫描得到的图像数据；
：正常扫描人体目标，从上往下扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据；
：正常扫描人体目标，从下往上扫描得到的图像数据修正后的最终图像数据；
显控模块（8）输出最终结果；
至此，完成了辐射计成像的内外定标。
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2016
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