CN112097950A - 基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备 - Google Patents
基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备,该方法包括:获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,确定第一探测比;获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,确定第二探测比;基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于第一求解系数确定第二求解系数;获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。本发明提供的基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备能够提高温度测量精度。
Description
技术领域
本发明属于热成像技术领域,更具体地说,是涉及一种基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备。
背景技术
光热反射测温技术作为一种非接触测温技术,因其快捷简便得到了广泛应用。目前,基于光热反射的测温流程主要包括三个步骤:探测波长确定、光热反射系数校准、温度测量。其中,在光热反射系数校准、温度测量等过程中会因光源强度漂移和探测器响应漂移导致测量结果不够准确,因此,如何提高测量准确度成为本领域技术人员亟待解决的问题。
现有技术中,提高测量精度的方法通常为对被测件的温度和/或光源施加调制,在信号处理时进行解调,以改善信噪比,提高测温准确度。此方法可以在一定程度上提高测温准确度,但其在测温过程中需要重复执行调制和解调过程,不够便捷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备,以在不对被测件的温度和/或光源施加调制的前提下,提高测量精度。
本发明实施例的第一方面,提供了一种基于光热反射的温度测量方法,包括:
获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比;
获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据所述第三探测值和所述第四探测值确定第二探测比;
基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于所述第一求解系数确定第二求解系数;
获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据所述第五探测值和所述第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
本发明实施例的第二方面,提供了一种基于光热反射的温度测量装置,包括:
系数求解模块,用于获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比;获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据所述第三探测值和所述第四探测值确定第二探测比;基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于所述第一求解系数确定第二求解系数;
温度测量模块,用于获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据所述第五探测值和所述第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
本发明实施例的第三方面,提供了一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于光热反射的温度测量方法的步骤。
本发明实施例的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于光热反射的温度测量方法的步骤。
本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法、装置及终端设备的有益效果在于:
本发明创造性地提出了一种基于双波长的测温方法,相对于现有技术,本发明实施例基于两个波长的相对关系对待测件的温度进行测量,由于采用的是两个波长的相对值,本发明提供的温度测量方法不对被测件的温度和/或光源施加调制,就可以有效抑制光源强度漂移和探测器响应漂移的影响,从而提高测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的结构框图;
图3为本发明一实施例提供的终端设备的示意框图;
图4为本发明一实施例提供的数据采集装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参考图1,图1为本发明一实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的流程示意图,该方法包括:
S101:获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比。
在本实施例中,可首先利用控温装置将待测件的温度控制在第一温度,再分别利用第一波长的探测光和第二波长的探测光照射第一温度的待测件,从而获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值。
S102:获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据第三探测值和第四探测值确定第二探测比。
在本实施例中,同理,可首先利用控温装置将待测件的温度控制在第二温度,再分别利用第一波长的探测光和第二波长的探测光照射第二温度的待测件,从而获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值。
S103:基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于第一求解系数确定第二求解系数。
S104:获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据第五探测值和第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
在本实施例中,可分别利用第一波长的探测光和第二波长的探测光照射未知当前温度的待测件,从而获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值。
其中,λ为对被测件进行测量时探测光的波长,R0为参考反射率。
进而,在不同波长下待测件的反射率之比可以表示为:
其中,R(T,λ1)为待测件在温度T、探测光波长为λ1时的反射率,R(T,λ2)为待测件在温度T、探测光波长为λ2时的反射率,R0(λ1)为待测件在参考温度下、探测光波长为λ1时的反射率,R0(λ2)为待测件在参考温度下、探测光波长为λ2时的反射率,CTR(λ1)为探测光波长为λ1时的光热反射系数,CTR(λ2)为探测光波长为λ2时的光热反射系数。
已知,在光源强度恒定的前提下,探测器的探测值(或者说相机读数)与反射率成正比:
c(T,λ)=Is(λ)R(T,λ)katt(λ)=α(λ)R(T,λ)
其中,Is(λ)为探测光波长为λ时的光源光强,katt(λ)为探测光波长为λ时的光路衰减,两者乘积用α(λ)表示。
本发明实施例将s(T)定义为温度为T的待测件在两个波长下探测比:
则
s(T)=AeBT
两侧取对数
ln[s(T)]=lnA+BT=BT+C,C=lnA
可以得到T:
至此,本发明实施例可将原CTR校准过程转换成确定第一求解系数B、第二求解系数C的过程,可以在两个已知温度T1、T2下进行测量,得到第一探测比s(T1)、第二探测比s(T2),进而得到第一求解系数B和第二求解系数C,最后测量待检测的第三探测比s(Tx),根据第三探测比s(Tx)、第一求解系数B以及第二求解系数C即可得到待测件的当前温度。其中,在进行探测值的采集时,由于s(T)是两个波长下采集到的信号之比,可令两次采集持续时长较短且在时间上紧邻,就能更加有效地抑制探测器漂移的影响。
在本实施例中,探测值数据(也即第一探测值、第二探测值、第三探测值、第四探测值、第五探测值、第六探测值)可从数据采集装置中直接获取。其中,数据采集装置的示意图如图4所示(也即相对于现有的数据采集装置,本实施例提供的数据采集装置取消了对被测件的温度和/或光源施加调制的部件,增加了一路驱动光源)。
本实施例中,在对同一温度的待检测进行不同波长下的探测值的采集时,可依次开启光源1和光源2(光源1对应第一波长,光源2对应第二波长),由相机进行反射光采集以及探测值的确定。
其中,在进行探测值数据获取之前,可首先控制数据采集装置中两个不同波长的光源的光强,使两个不同波长的光源的光强强度接近,避免出现强度过低或饱和,再控制相机的光学系统,使得两个波长的成像对准(其中,也可在后续处理中利用算法使得不同波长的成像对准,此处不做限定)。
由上可以得出,本发明实施例创造性地提出了一种基于双波长的测温方法,相对于现有技术,本发明实施例基于两个波长的相对关系对待测件的温度进行测量,由于采用的是两个波长的相对值,本发明实施例提供的温度测量方法不对被测件的温度和/或光源施加调制,就可以有效抑制光源强度漂移和探测器响应漂移的影响,从而提高测量精度。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,包括:
其中,B为第一求解系数,T1为第一温度,T2为第二温度,s(T1)为第一探测比,s(T2)为第二探测比。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=lns(T1)-BT1
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T1)为第一探测比,T1为第一探测温度。
在本实施例中,可基于第一求解系数、第一探测比、第一探测温度确定第二求解系数。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=lns(T2)-BT2
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T2)为第二探测比,T2为第二探测温度。
在本实施例中,可基于第一求解系数、第二探测比、第二探测温度确定第二求解系数。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T1)为第一探测比,T1为第一探测温度,s(T2)为第二探测比,T2为第二探测温度。
在本实施例中,可基于第一求解系数、第一探测比、第一探测温度、第二探测比、第二探测温度确定第二求解系数。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度,包括:
其中,Tx为待测件的当前温度,B为第一求解系数,C为第二求解系数,s(Tx)为第三探测比。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的一种具体实施方式,获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比,包括:
S71:获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比。
S72:重复N次执行步骤S71,得到多个第一探测比,将多个第一探测比的均值作为最终的第一探测比。
在本实施例中,可多次获取数据确定第一探测比,得到多个第一探测比,将多个第一探测比的均值作为最终的第一探测比(也即后续计算使用的探测比),以实现降噪目的。
同理,为了进一步降噪,也可多次获取数据确定第二探测比/第三探测比,得到多个第二探测比/第三探测比,将多个第二探测比/第三探测比的均值作为最终的第二探测比/第三探测比。
对应于上文实施例的基于光热反射的温度测量方法,图2为本发明一实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的结构框图。为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分。参考图2,该基于光热反射的温度测量装置20包括:系数求解模块21、温度测量模块22。
其中,系数求解模块21,用于获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比;获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据第三探测值和第四探测值确定第二探测比;基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于第一求解系数确定第二求解系数。
温度测量模块22,用于获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据第五探测值和第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,包括:
其中,B为第一求解系数,T1为第一温度,T2为第二温度,s(T1)为第一探测比,s(T2)为第二探测比。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=lns(T1)-BT1
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T1)为第一探测比,T1为第一探测温度。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=lns(T2)-BT2
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T2)为第二探测比,T2为第二探测温度。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,基于第一求解系数确定第二求解系数,包括:
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T1)为第一探测比,T1为第一探测温度,s(T2)为第二探测比,T2为第二探测温度。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度,包括:
其中,Tx为待测件的当前温度,B为第一求解系数,C为第二求解系数,s(Tx)为第三探测比。
可选地,作为本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量装置的一种具体实施方式,获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比,包括:
S71:获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据第一探测值和第二探测值确定第一探测比。
S72:重复N次执行步骤S71,得到多个第一探测比,将多个第一探测比的均值作为最终的第一探测比。
参见图3,图3为本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图3所示的本实施例中的终端300可以包括:一个或多个处理器301、一个或多个输入设备302、一个或多个输出设备303及一个或多个存储器304。上述处理器301、输入设备302、则输出设备303及存储器304通过通信总线305完成相互间的通信。存储器304用于存储计算机程序,计算机程序包括程序指令。处理器301用于执行存储器304存储的程序指令。其中,处理器301被配置用于调用程序指令执行以下操作上述各装置实施例中各模块/单元的功能,例如图2所示模块21至22的功能。
应当理解,在本发明实施例中,所称处理器301可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU),该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
输入设备302可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等,输出设备303可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。
该存储器304可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器301提供指令和数据。存储器304的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如,存储器304还可以存储设备类型的信息。
具体实现中,本发明实施例中所描述的处理器301、输入设备302、输出设备303可执行本发明实施例提供的基于光热反射的温度测量方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式,也可执行本发明实施例所描述的终端的实现方式,在此不再赘述。
在本发明的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序包括程序指令,程序指令被处理器执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,计算机程序包括计算机程序代码,计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括:能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元,例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备,例如终端上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,计算机可读存储介质还可以既包括终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的终端和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的终端和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于光热反射的温度测量方法,其特征在于,包括:
获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比;
获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据所述第三探测值和所述第四探测值确定第二探测比;
基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于所述第一求解系数确定第二求解系数;
获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据所述第五探测值和所述第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
3.如权利要求1所述的基于光热反射的温度测量方法,其特征在于,所述基于所述第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=ln s(T1)-BT1
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T1)为第一探测比,T1为第一探测温度。
4.如权利要求1所述的基于光热反射的温度测量方法,其特征在于,所述基于所述第一求解系数确定第二求解系数,包括:
C=ln s(T2)-BT2
其中,C为第二求解系数,B为第一求解系数,s(T2)为第二探测比,T2为第二探测温度。
7.如权利要求1所述的基于光热反射的温度测量方法,其特征在于,所述获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比,包括:
S71:获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比;
S72:重复N次执行步骤S71,得到多个第一探测比,将所述多个第一探测比的均值作为最终的第一探测比。
8.一种基于光热反射的温度测量装置,其特征在于,包括:
系数求解模块,用于获取第一温度的待测件在第一波长下的第一探测值、以及在第二波长下的第二探测值,并根据所述第一探测值和所述第二探测值确定第一探测比;获取第二温度的待测件在第一波长下的第三探测值、以及在第二波长下的第四探测值,并根据所述第三探测值和所述第四探测值确定第二探测比;基于第一探测比和第二探测比确定第一求解系数,基于所述第一求解系数确定第二求解系数;
温度测量模块,用于获取未知当前温度的待测件在第一波长下的第五探测值、以及在第二波长下的第六探测值,并根据所述第五探测值和所述第六探测值确定第三探测比,基于第一求解系数、第二求解系数以及第三探测比确定待测件的当前温度。
9.一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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