CN112113671A - 一种红外探测器质量检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外探测器质量检测方法及装置，其包括如下步骤：在预设距离下，分别计算M个不同温度黑体的红外辐射与最低温度黑体的红外辐射之间的差值；获取M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系；判断红外探测器质量是否合格。本发明采用黑体代替热像仪内部的遮挡部件来获得红外辐射差异值，最终获得的数据稳定性更好，同时采用分段拟合得到红外辐射差异值和温度的函数关系，误差更小，可准确筛选出质量不合格的探测器。

Description

一种红外探测器质量检测方法及装置

技术领域

本发明涉及红外数据采集领域，具体为一种红外探测器质量检测方法及装置。

背景技术

任何温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都在不停地发射红外辐射，热像仪捕获红外辐射后，通过红外辐射和温度值的预设关系即可以得到待测物体的温度信息，进一步通过得到的待测物体的温度信息的一致性判断热像仪中的红外探测器的质量是否合格。常见预设关系建立过程包括：利用热像仪对着不同温度的黑体，并获取黑体的红外辐射数据，然后再对着热像仪内部遮挡部件(如快门)，同样获取遮挡部件的红外辐射数据，对应黑体红外辐射与遮挡部件的红外辐射的差值即为一组红外辐射差异值，由此获得与黑体数量对应的红外辐射差异值，然后建立红外辐射差异值和黑体温度的预设关系。

但采用热像仪手动采集黑体红外辐射差异值的方法存在以下问题：①内部遮挡部件(如快门)在热像仪内部温度不稳定，误差较大；②热像仪体积较大，数据采集不能批量进行，采集效率低；③受采集人员操作方法、经验等因素影响较大，数据采集一致性不佳。上述问题均会导致最终采集的数据不精确，从而对红外探测器的质量是否合格造成误判。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种红外探测器质量检测方法及装置，其采用黑体代替热像仪内部的遮挡部件来获得红外辐射差异值，最终获得的数据稳定性更好，同时采用分段拟合得到红外辐射差异值和温度的函数关系，误差更小，可准确筛选出质量不合格的探测器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供了一种红外探测器质量检测方法，其包括如下步骤：

设定N个预设距离，且在当前预设距离下，将焦平面温度为t的红外探测器依次对准多个不同温度的黑体，并获取M个不同温度黑体的红外辐射值，且分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，记为当前预设距离下的红外辐射差异值，由此获得焦平面温度为t时，当前预设距离下的M个红外辐射差异值；

获取红外探测器焦平面温度为t时，在当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系；

重复上述步骤，以获得红外探测器在不同焦平面温度、不同预设距离下，黑体的黑体温度与红外辐射差异值的函数关系，并判断焦平面温度与红外辐射差异值是否符合规律，以此判断该红外探测器质量是否合格。

优选的，所述红外探测器质量检测方法还包括：根据红外探测器获取的第一黑体图像I1、第二黑体图像I2确定异常像素点。

优选的，确定异常像素点的过程包括：

启动红外探测器，待其焦平面温度t稳定后，调整所述红外探测器与第一黑体的距离，并获得若干第一黑体图像I1，以及调整所述红外探测器与第二黑体的距离，并获得若干第二黑体图像I2；

获取第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)；

根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)对红外探测器的像素点进行判定，以确定出异常像素点。

优选的，红外探测器与第一黑体、第二黑体的距离相同。

优选的，红外探测器与第一黑体、第二黑体的距离均为5-10cm。

优选的，第一黑体和/或第二黑体的温度范围为-30～300℃，且第二黑体的温度高于第一黑体的温度。

优选的，获取像素平均值的方法包括：将第一黑体的黑体图像I1全图像素相加/第二黑体的黑体图像I2全图像素相加后，对应除以第一黑体的黑体图像I1的像素个数/第二黑体的黑体图像I2的像素个数。

优选的，获取所述函数关系的方法包括：采用分段拟合的方式，在当前预设距离下，每次取M个黑体中的部分黑体的黑体温度，与该预设距离下的部分红外辐射差异值进行拟合，由此获得若干个分段拟合值；再对若干个分段拟合值进行拟合，以获得焦平面温度为t时，当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与M个红外辐射差异值的函数关系。

另一方面，还提供一种用于实现上述检测方法的红外探测器质量检测装置，其包括：

红外辐射差异值计算单元，其用于在当前预设距离下，分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，并记为该预设距离下的红外辐射差异值；

函数获取单元，其用于获取红外探测器焦平面温度为t时，在当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系；

质量判断单元，其用于根据红外探测器在不同焦平面温度下，且在每一预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的红外辐射差异值的函数关系判断是否符合规律，若有异常，则认为该红外探测器质量不合格。

优选的，所述红外探测器质量检测装置还包括：

像素均值计算单元，其用于计算在焦平面温度为t时，红外探测器获取的第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

非均匀校正系数计算单元，其用于计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数；

异常点判定单元，其连接所述非均匀校正系数计算单元，用于根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数对红外探测器的像素点进行判定。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明中采用黑体代替热像仪内部的遮挡部件来获得红外辐射差异值，因黑体的温度稳定，因此其最终获得的数据稳定性更好，同时采用分段拟合得到红外辐射差异值和温度的函数关系，误差更小，进一步结合红外探测器在不同焦平面温度下黑体温度与红外辐射差异值的函数关系判断红外探测器质量，可极大减小误判几率，以准确筛选出质量不合格的探测器。

附图说明

图1为本发明红外探测器质量检测方法的步骤流程图；

图2为本发明黑体温度与红外辐射差异值的函数关系图；

图3为本发明红外探测器质量检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例提供了一种红外探测器质量检测方法，如图1所示，其包括如下步骤：

启动红外探测器，待其焦平面温度t稳定后，调整所述红外探测器与第一黑体的距离至5～10cm，并获得若干第一黑体图像I1，以及调整所述红外探测器与第二黑体的距离至5～10cm，并获得若干第二黑体图像I2，本步骤中，所述第一黑体的温度范围为-30～300℃，所述第二黑体的温度范围为-30～300℃；优选的，为保证数据的精确性，红外探测器与第一黑体、第二黑体的距离相同，且第二黑体的温度高于第一黑体的温度；

获取第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

其中，获取像素平均值的方法包括：将第一黑体的黑体图像I1全图像素相加/第二黑体的黑体图像I2全图像素相加后，对应除以第一黑体的黑体图像I1的像素个数/第二黑体的黑体图像I2的像素个数；

根据公式(1)计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)，所述公式(1)如下所述：

其中，(i，j)表示像素点的坐标；

根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)对红外探测器的像素点进行判定，以确定出异常像素点；具体的，本步骤中根据公式(2)-(5)进行异常像素点判定：

K(i，j)-K(i-1，j)≥T (2)

K(i，j)-K(i，j-1)≥T (3)

K(i，j)-K(i，j+1)≥T (4)

K(i，j)-K(i+1，j)≥T (5)；

若某像素点的非均匀校正系数K(i，j)同时满足公式(2)-(5)，则该像素点即为异常像元，其中，T为某像素点的非均匀校正系数K(i，j)和周围像素点的红外辐射差异阈值，范围为200～700；

设定N个(N为正整数)预设距离(所述预设距离为20～500cm)，且在当前预设距离下，将焦平面温度为t的红外探测器依次对准多个不同温度的黑体，并获取M个(M为正整数，如5～8个)不同温度黑体的红外辐射值，且分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，记为当前预设距离下的红外辐射差异值，由此获得焦平面温度为t时，当前预设距离下的M个红外辐射差异值，例如，M个不同温度黑体的红外辐射值分别为X1、X2、X3、X4、X5，其中，红外辐射值X1对应的黑体温度最低，则对应的M个红外辐射差异值即为X1-X1、X2-X1、X3-X1、X4-X1、X5-X1；以此类推，焦平面温度为t时，在N个预设距离下，总共获得N*M个红外辐射差异值；

如图2所示，获取红外探测器焦平面温度为t时，在当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系，由此获得N个函数关系；具体的，获取所述函数关系的方法包括：

采用分段拟合的方式，在当前预设距离下，每次取M个黑体中的部分黑体(如2-3个)的黑体温度，并按照拟合公式(6)与该预设距离下的部分红外辐射差异值进行拟合，由此获得若干个分段拟合值；再对若干个分段拟合值进行拟合，以获得焦平面温度为t时，当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与M个红外辐射差异值的函数关系，由此可通过分段拟合减小一次拟合带来的拟合误差；

y＝a*x*x+b*x+c (6)；

重复上述步骤，以获得红外探测器在不同焦平面温度、不同预设距离下，M个黑体的黑体温度与当前预设距离下的红外辐射差异值的函数关系，并判断焦平面温度与红外辐射差异值是否符合焦平面温度越高，红外辐射差异值越小的规律，若有异常，则认为该红外探测器质量不合格，予以剔除。

由此，本实施例中采用黑体代替热像仪内部的遮挡部件来获得红外辐射差异值，因黑体的温度稳定，因此其最终获得的数据稳定性更好，同时黑体的温度范围可控，并且可根据检测精度等要求在较大范围内进行调节，由此可满足不同类型红外探测器的检测需要；同时采用分段拟合得到红外辐射差异值和温度的函数关系，误差更小，进一步结合红外探测器在不同焦平面温度下黑体温度与红外辐射差异值的函数关系判断红外探测器质量，可极大减小误判几率，以准确筛选出质量不合格的探测器。

实施例2：

本实施例提供了一种用于实现实施例1中所述检测方法的红外探测器质量检测装置，如图3所示，其包括：

像素均值计算单元1，其用于计算在焦平面温度为t时，红外探测器获取的第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

其中，计算像素平均值的方法包括：将第一黑体的黑体图像I1全图像素相加/第二黑体的黑体图像I2全图像素相加后，对应除以第一黑体的黑体图像I1的像素个数/第二黑体的黑体图像I2的像素个数；

非均匀校正系数计算单元2，其用于根据公式(1)计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)；

异常点判定单元3，其连接所述非均匀校正系数计算单元2，用于根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)对红外探测器的像素点进行判定，若某像素点的非均匀校正系数K(i，j)同时满足公式(2)-(5)，则该像素点即为异常像元；

红外辐射差异值计算单元4，其用于在当前预设距离下，分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，并记为该预设距离下的红外辐射差异值；

函数获取单元5，其用于获取红外探测器在不同焦平面温度、不同预设距离下，黑体的黑体温度与红外辐射差异值的函数关系；所述函数关系的获取方法与实施例1相同，在此不再赘述；

质量判断单元6，其用于根据红外探测器在不同焦平面温度、不同预设距离下，黑体的黑体温度与红外辐射差异值的函数关系判断焦平面温度与红外辐射差异值是否符合焦平面温度越高、红外辐射差异值越小的规律，若有异常，则认为该红外探测器质量不合格。

其他技术方案与实施例相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明采用黑体代替热像仪内部的遮挡部件来获得红外辐射差异值，因黑体的温度稳定，因此其最终获得的数据稳定性更好，同时采用分段拟合得到红外辐射差异值和温度的函数关系，误差更小，进一步结合红外探测器在不同焦平面温度下黑体温度与红外辐射差异值的函数关系判断红外探测器质量，可极大减小误判几率，以准确筛选出质量不合格的探测器。

需要说明的是，上述实施例1至2中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。且在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种红外探测器质量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

设定N个预设距离，且在当前预设距离下，将焦平面温度为t的红外探测器依次对准多个不同温度的黑体，并获取M个不同温度黑体的红外辐射值，且分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，记为当前预设距离下的红外辐射差异值，由此获得焦平面温度为t时，当前预设距离下的M个红外辐射差异值；

获取红外探测器焦平面温度为t时，在当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系；

重复上述步骤，以获得红外探测器在不同焦平面温度、不同预设距离下，黑体的黑体温度与红外辐射差异值的函数关系，并判断焦平面温度与红外辐射差异值是否符合规律，以此判断该红外探测器质量是否合格。

2.如权利要求1所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，所述红外探测器质量检测方法还包括：根据红外探测器获取的第一黑体图像I1、第二黑体图像I2确定异常像素点。

3.如权利要求2所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，确定异常像素点的过程包括：

启动红外探测器，待其焦平面温度t稳定后，调整所述红外探测器与第一黑体的距离，并获得若干第一黑体图像I1，以及调整所述红外探测器与第二黑体的距离，并获得若干第二黑体图像I2；

获取第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)；

根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数K(i，j)对红外探测器的像素点进行判定，以确定出异常像素点。

4.如权利要求3所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，红外探测器与第一黑体、第二黑体的距离相同。

5.如权利要求3所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，红外探测器与第一黑体、第二黑体的距离均为5-10cm。

6.如权利要求3所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，第一黑体和/或第二黑体的温度范围为-30～300℃，且第二黑体的温度高于第一黑体的温度。

7.如权利要求3所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，获取像素平均值的方法包括：将第一黑体的黑体图像I1全图像素相加/第二黑体的黑体图像I2全图像素相加后，对应除以第一黑体的黑体图像I1的像素个数/第二黑体的黑体图像I2的像素个数。

8.如权利要求1所述红外探测器质量检测方法，其特征在于，获取所述函数关系的方法包括：采用分段拟合的方式，在当前预设距离下，每次取M个黑体中的部分黑体的黑体温度，与该预设距离下的部分红外辐射差异值进行拟合，由此获得若干个分段拟合值；再对若干个分段拟合值进行拟合，以获得焦平面温度为t时，当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与M个红外辐射差异值的函数关系。

9.一种用于实现权利要求1-8任一项所述检测方法的红外探测器质量检测装置，其特征在于，包括：

红外辐射差异值计算单元，其用于在当前预设距离下，分别计算M个不同温度黑体的红外辐射值与最低温度黑体的红外辐射值之间的差值，并记为该预设距离下的红外辐射差异值；

函数获取单元，其用于获取红外探测器焦平面温度为t时，在当前预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的M个红外辐射差异值的函数关系；

质量判断单元，其用于根据红外探测器在不同焦平面温度下，且在每一预设距离下，M个黑体的黑体温度与该预设距离下的红外辐射差异值的函数关系判断是否符合规律，若有异常，则认为该红外探测器质量不合格。

10.如权利要求9所述的红外探测器质量检测装置，其特征在于，所述红外探测器质量检测装置还包括：

像素均值计算单元，其用于计算在焦平面温度为t时，红外探测器获取的第一黑体的黑体图像I1的像素平均值

以及第二黑体的黑体图像I2的像素平均值

非均匀校正系数计算单元，其用于计算红外探测器在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数；

异常点判定单元，其连接所述非均匀校正系数计算单元，用于根据在焦平面温度t下每个像素点的非均匀校正系数对红外探测器的像素点进行判定。

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