CN112212976B - 一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 - Google Patents
一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112212976B CN112212976B CN202010860750.1A CN202010860750A CN112212976B CN 112212976 B CN112212976 B CN 112212976B CN 202010860750 A CN202010860750 A CN 202010860750A CN 112212976 B CN112212976 B CN 112212976B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- value
- temperature drift
- drift correction
- kalman filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/80—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0077—Imaging
Abstract
本发明公开了一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，通过采集到的目标热辐射信号转换成对应的数字化实时响应值；根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得定标点温度值；根据卡尔曼滤波器算法对定标点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。本发明引入卡尔曼滤波器算法，对迭代温度补偿后的预测噪声和补偿噪声进行进一步修正，解决了现有技术中由于探测器刚上电，焦平面变化率不均匀而引起的测量精度降低的问题，并且本发明的卡尔曼滤波器算法对温度补偿系数能根据上一次补偿系数进行实时更新，对消除温度抖动和抑制温漂补偿程度回归真实温度有积极的作用。
Description
技术领域
本发明涉及红外测温技术领域，特别涉及一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正的方法与装置。
背景技术
红外测温技术因其测温范围宽、不改变被测物体温度场和远距离非接触测温等优点，在民用领域广泛使用。温漂是影响红外测温精度的一个关键因素，其主要由于焦平面温度的漂移而导致响应率的变化，从而影响最终测温结果。温漂修正机制至关重要，特别是不带半导体制冷器的红外探测器。目前的温漂修正机制常用的是迭代补偿法，迭代补偿法是根据前两次打快门间的单位焦温直流量的变化来预估当前焦温变化带来的直流漂移量，来消除温漂的影响。该方法假设在两次打快门间焦平面温度变化与探测器直流变化量近似呈线性关系，且利用上两次快门之间计算出来的变化率来实时预测当前焦平面温度相对上一次快门时的焦平面温度变化量造成的直流量漂移量。打一次快门更新一次变化率，不断迭代，直到焦平面温度变化不满足预设要求，停止变化率的更新。
迭代补偿法假设两次快门间焦平面温度差与探测器直流增量呈线性关系，且认为当前变化关系与上两次快门间的变化关系一致。在探测器刚上电时，整机散热不佳，焦平面温度会急剧增长随后逐渐平缓，在定时和定温触发快门机制下都不能很好的估算出补偿系数(变化率)来预估实时的直流变化量，且在开机到稳定的整个过程中，补偿系数不断更新，致使补偿量大范围波动导致最终测量温度急剧抖动，使测温精度降低。另外。在刚开机时需要预置补偿参数，参数的选取需要根据整机的温升曲线和探测器响应率来设置，需要实验来反复验证调节，影响测温效率。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于卡尔曼滤波器进行温漂修正的方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于卡尔曼滤波器进行温漂修正的方法，包括
S100.将采集到的目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
S200.根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；
S300.根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得定标点温度值；
S400.根据卡尔曼滤波器算法对定标点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。
进一步地，S100具体包括：
选取红外图像中心点为定标点，从红外图像中心点处获取目标辐射的直流数字化后的分量x16值，记为g1；从缓存数据里获取上一次打快门时中心点处数字化后的分量x16值，记为g0，根据g1和g0得到数字化实时响应值s。
进一步地，S200具体包括：
S201.获取第n次和n-1次快门本底的x16均值g0(n)和g0(n-1)，获取第n次和第n-1次打快门时的镜筒温度Tl(n)和Tl(n-1)，根据g0(n)、g0(n-1)、Tl(n)和Tl(n-1)得到温漂补偿系数kj；
S202.根据实时镜筒温度Tl、第n次打快门时的镜筒温度Tl(n)和温漂补偿系数kj，得到温漂补偿量Δs；
S203.根据实时响应值s和温漂补偿量△s得出补偿后的响应值Sc。
进一步地，S300具体包括：
S301.获取快门温度TB和定标曲线起始温度TS,根据温度转换公式，得到定标曲线温度轴量tb；
S302.将定标曲线温度轴量tb带入定标曲线函数f(x)，根据S200的补偿后的响应值Sc，得到实际坐标点处Y值；
S303.根据实际坐标点处Y值，分别反带入定标曲线函数f(x)和温度转换公式g(x)，得到待测温度t。
进一步地，S400包括：
S401.通过前一帧温度值预测当前帧温度值；
S402.根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t，得到补偿噪声v(n)；
S403.将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后新的高斯分布均值和方差；
S404.根据卡尔曼增益K,待测温度t，当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)。
进一步地，得到最优温漂修正值T(n|n)后，不断回归卡尔曼增益进行迭代，计算连续序列帧的最优温漂修正值。
进一步地，状态转移系数α为1，两种高斯噪声模型均值u1、u2为0。
进一步地，预测噪声方差σn＝0.1，补偿噪声δn＝0.2。
第二方面，本发明公开了一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正装置，包括数据采集单元、迭代温漂补偿单元、温度计算单元、卡尔曼温漂修正单元；
数据采集单元采集目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
迭代温漂补偿单元，根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；
温度计算单元,根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得中心点处温度值；
卡尔曼温漂修正单元，根据卡尔曼滤波器对标定点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。
进一步地，卡尔曼温漂修正单元修正温漂具体方法为：
S401.通过前一帧温度值预测当前帧温度值；
S402.根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t，得到补偿噪声V(n)；
S403.将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后新的高斯分布均值和方差；
S404.根据卡尔曼增益K,待测温度t，当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)。
本发明实施例提供本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本发明相较现有技术，引入卡尔曼滤波器算法，对迭代温度补偿后的预测噪声和补偿噪声进行进一步一修正，解决了现有技术中由于探测器刚上电，焦平面变化率不均匀而引起的测量精度降低的问题，并且本发明的卡尔曼滤波器算法对温度补偿系数能根据上一次补偿系数进行实时更新，提高了测温效率，对消除温度抖动和抑制温漂补偿程度回归真实温度有积极的作用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法流程图；
图2为本发明实施例1中，定标曲线函数图；
图3为本发明实施例1中，三种温漂修正机制开机到稳定过程的黑体测温结果示意图；
图4为本发明实施例2中，一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正装置结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的的问题，本发明实施例提供一种。
实施例1
如图1，本发明公开了一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，包括：
S100.将采集到的目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
具体的，S100步骤包括：选取红外图像中心点为定标点，从红外图像中心点处获取目标辐射的直流数字化后的分量x16值，记为g1；从缓存数据里获取上一次打快门时中心点处数字化后的分量x16值，记为g0，根据g1和g0之差得到数字化实时响应s。
S200.根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；具体的，S200具体包括：
S201.获取第n次和n-1次快门本底的x16均值g0(n)和g0(n-1)，获取第n次和第n-1次打快门时的镜筒温度Tl(n)和Tl(n-1)，根据g0(n)和g0(n-1)之差与Tl(n)和Tl(n-1)之差的比值得到温漂补偿系数k。
S202.根据实时镜筒温度Tl和第n次打快门时的镜筒温度Tl(n)之差与温漂补偿系数kj的积，得到温漂补偿量Δs。
S203.根据实时响应值s和温漂补偿量Δs之和得出补偿后的响应值Sc。
S300.根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得定标点温度值；具体的，S300包括：
S301.获取快门温度TB和定标曲线起始温度TS，根据快门温度TB和定标曲线起始温度TS之差，得到定标曲线温度轴量tb。
S302.将定标曲线温度轴量tb带入如图2的定标曲线函数f(x)中，根据S200的补偿后的响应值Sc，得到实际坐标点处Y值。
S303.根据实际坐标点处Y值，分别反带入定标曲线函数f(x)和温度转换公式g(x)，得到待测温度t。
S400.根据卡尔曼滤波器算法对定标点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。具体的，S400包括：
S401.通过前一帧温度值预测当前帧温度值，预测公式表示为第1公式：
T(n|n-1)＝αT(n-1)+w(n) (1)
其中，α为状态转移系数，T(n-1)为前一帧温度值，T(n|n-1)为当前帧预测温度值，w(n)为预测噪声，服从测量误差模型和第n-1帧预测误差模型融合后的高斯分布，即w(n)～N(0，σn 2)。
S402.根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t，得到补偿噪声v(n)，表示为如下第2公式：
t＝C(n)+v(n) (2)
其中，v(n)为补偿噪声，服从0均值高斯分布，即v(n)～N(0,δn 2)；
S403.将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后新的高斯分布均值和方差如下计算公式3、4、5：
u＝u1+k(u2-u1) (4)
σ2 n+1＝kσ2 n (5)
其中，k为卡尔曼增益，u1、u2为两种高斯噪声模型均值，δ0 2为补偿高斯噪声模型方差，σ2 n为第n帧的预测噪声模型方差；
S404.根据卡尔曼增益K,待测温度t，当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)，表示为如下公式6：
T(n|n)＝T(n|n-1)+k*(t-T(n|n-1)) (6)
在一些优选实施例中，预测噪声方差σn＝0.1，补偿噪声δ0＝0.2，u1、u2均为0，α＝1，认为后一帧只受到噪声扰动。则可根据公式3得到k＝0.8，根据公式5得到σn+1＝0.089,将得到的σn+1带入公式3，不断将卡尔曼增益K进行迭代。
如图3所示，将不加温漂补偿机制、迭代温漂补偿机制和卡尔曼温漂修正机制下冷开机到热稳定过程中，44℃黑体温度的测量数据变化。
从图3可知，从冷开机到7min(约11000帧)这段时间焦平面温度急剧上升，不加温漂补偿会持续掉温，迭代温漂补偿后温度剧烈抖动，且温度总体呈上升趋势，在下次打快门前已经超出精度要求。增加卡尔曼温漂后，会减缓温度补偿趋势，回归黑体自身温度，即打快门时的温度。温度数据基本无抖动，温度偏差约4℃左右，明显小于补偿后的12℃偏差。
从开机7min到开机15min(约22500帧)，焦温上升速率变缓，迭代温漂补偿后温度在±2℃波动，且整体上升的趋势。加入卡尔曼滤波器修正后，温度回归自身黑体温度，受补偿温度影响仍然有上升趋势，此时在两次快门间可控制温度偏差在2℃以内，基本无抖动。
从开机15min到18min(约27000帧)，此时焦温开始稳定，总体上升趋势。受探测器自身噪声和测温环境影响，迭代温漂补偿后和不补偿情况都会有±2℃的波动，增加卡尔曼滤波器后可消除温度抖动，受焦温漂移的影响，在两次快门间仍然有0.3～0.5℃偏差，基本达到稳定。观测效果较好。
从实验数据可以看出，卡尔曼对消除温度抖动和抑制温漂补偿程度回归真实温度有积极的作用。另外，卡尔曼滤波是在温漂补偿的基础上进行修正，良好的温漂补偿策略会提升整个开机过程测温精度。
本发明实施例提供本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本发明相较现有技术，引入卡尔曼算法，对迭代温度补偿后的预测噪声和补偿噪声进行进一步一修正，解决了现有技术中由于探测器刚上电，焦平面变化率不均匀而引起的测量精度降低的问题，并且本发明的卡尔曼滤波器算法对温度补偿系数能根据上一次补偿系数进行实时更新，提高了测温效率，对消除温度抖动和抑制温漂补偿程度回归真实温度有积极的作用。
实施例2
本发明实施例公开了一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正装置，如图4，包括数据采集单元1、迭代温漂补偿单元2、温度计算单元3、卡尔曼温漂修正单元4；
数据采集单元1采集目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
具体的，选取红外图像中心点为定标点，从红外图像中心点处获取目标辐射的直流数字化后的分量x16值，记为g1；从缓存数据里获取上一次打快门时中心点处数字化后的分量x16值，记为g0，根据g1和g0之差得到数字化实时响应值s。
迭代温漂补偿单元2，根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；具体的工作方法为：
S201.迭代温漂补偿单元获取第n次和n-1次快门本底的x16均值g0(n)和g0(n-1)，获取第n次和第n-1次打快门时的镜筒温度Tl(n)和Tl(n-1)，根据g0(n)和g0(n-1)之差与Tl(n)和Tl(n-1)之差的比值得到温漂补偿系数kj。
S202.根据实时镜筒温度Tl和第n次打快门时的镜筒温度Tl(n)之差与温漂补偿系数kj的积，得到温漂补偿量Δs。
S203.根据实时响应值s和温漂补偿量Δs之和得出补偿后的响应值Sc。
温度计算单元3，根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得中心点处温度值；温度计算单元工作方法为：
S301.温度计算单元获取快门温度TB和定标曲线起始温度TS,根据快门温度TB和定标曲线起始温度TS之差，得到定标曲线温度轴量tb。
S302.将定标曲线温度轴量tb带入定标曲线函数f(x)，根据S200的补偿后的响应值Sc，得到实际坐标点处Y值。
S303.根据实际坐标点处Y值，分别反带入定标曲线函数f(x)和温度转换公式g(x)，得到待测温度t。
卡尔曼温漂修正单元4，根据卡尔曼滤波器对标定点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。具体的，卡尔曼温漂修正单元工作方法为：
S401.卡尔曼温漂修正单元通过前一帧温度值预测当前帧温度值，预测公式表示为第1公式：
T(n|n-1)＝αT(n-1)+w(n) (1)
其中，α为状态转移系数，T(n-1)为前一帧温度值，T(n|n-1)为当前帧预测温度值，w(n)为预测噪声，服从测量误差模型和第n-1帧预测误差模型融合后的高斯分布，即
w(n)～N(0，σn 2)；
S402根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t之和，得到补偿噪声v(n)，表示为如下第2公式：
t＝C(n)+v(n) (2)
其中，v(n)为补偿噪声，服从0均值高斯分布，即v(n)～N(0，δn 2)；
S403将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后新的高斯分布均值和方差如下计算公式3、4、5：
u＝u1+k(u2-u1) (4)
σ2 n+1＝kσ2 n (5)
其中，k为卡尔曼增益，u1、u2为两种高斯噪声模型均值，δ0 2为补偿高斯噪声模型方差，σ2 n为第n帧的预测噪声模型方差；
S404.根据卡尔曼增益K,待测温度t，当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)，表示为如下公式6：
T(n|n)＝T(n|n-1)+k*(t-T(n|n-1)) (6)
本发明实施例提供本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本发明相较现有技术，引入卡尔曼温漂修正单元，对迭代温度补偿后的预测噪声和补偿噪声进行进一步一修正，解决了现有技术中由于探测器刚上电，焦平面变化率不均匀而引起的测量精度降低的问题，并且本发明的卡尔曼滤波器算法对温度补偿系数能根据上一次补偿系数进行实时更新，提高了测温效率，对消除温度抖动和抑制温漂补偿程度回归真实温度有积极的作用。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (9)
1.一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，方法包括：
S100.将采集到的目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
S200.根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；
S300.根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得定标点温度值；S300具体包括：
S301.获取快门温度TB和定标曲线起始温度TS，根据温度转换公式，得到定标曲线温度轴量tb；
S302.将定标曲线温度轴量tb带入定标曲线函数f(x)，根据S200的补偿后的响应值Sc，得到实际坐标点处Y值；
S303.根据实际坐标点处Y值，分别反带入定标曲线函数f(x)和温度转换公式g(x)，得到待测温度t；
S400.根据卡尔曼滤波器算法对定标点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。
2.根据权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，S100具体包括：
选取红外图像中心点为定标点，从红外图像中心点处获取目标辐射的直流数字化后的分量x16值，记为g1；从缓存数据里获取上一次打快门时中心点处数字化后的分量x16值，记为g0，根据g1和g0得到数字化实时响应值s。
3.根据权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，S200具体包括：
S201.获取第n次和n-1次快门本底的x16均值g0(n)和g0(n-1)，获取第n次和第n-1次打快门时的镜筒温度Tl(n)和Tl(n-1)，根据g0(n)、g0(n-1)、Tl(n)和Tl(n-1)得到温漂补偿系数kj；
S202.根据实时镜筒温度Tl、第n次打快门时的镜筒温度Tl(n)和温漂补偿系数kj，得到温漂补偿量Δs；
S203.根据实时响应值s和温漂补偿量△s得出补偿后的响应值Sc。
4.根据权利要求1所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，S400包括：
S401.通过前一帧温度值预测当前帧温度值；
S402.根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t，得到补偿噪声v(n)；
S403.将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后得到新的高斯分布均值和方差；
S404.根据卡尔曼增益K、待测温度t、当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)。
5.根据权利要求4所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，得到最优温漂修正值T(n|n)后，不断回归卡尔曼增益进行迭代，计算连续序列帧的最优温漂修正值。
6.根据权利要求4所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，状态转移系数α为1，两种高斯噪声模型均值u1、u2为0。
7.根据权利要求4所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正方法，其特征在于，预测噪声方差σn＝0.1，补偿噪声方差δn＝0.2。
8.一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正装置，其特征在于，包括数据采集单元、迭代温漂补偿单元、温度计算单元、卡尔曼温漂修正单元；
数据采集单元采集目标热辐射信号转换成相应的电信号，将电信号经过电压放大、AD转换得到对应的数字化实时响应值；
迭代温漂补偿单元，根据两次快门间增量和镜筒温度的增量计算补偿后的响应值；
温度计算单元,根据快门温度、补偿后的响应值和定标曲线进行温度计算，获得中心点处温度值；
卡尔曼温漂修正单元，根据卡尔曼滤波器对标定点温度值进行温漂修正，得到最优温漂修正值。
9.根据权利要求8所述的一种基于卡尔曼滤波器红外温漂修正装置，其特征在于，卡尔曼温漂修正单元修正温漂具体方法为：
S401.通过前一帧温度值预测当前帧温度值；
S402.根据当前帧中心点温漂补偿后精确测量温度C(n)和S300步骤中待测温度t，
得到补偿噪声V(n)；
S403.将预测噪声w(n)和补偿噪声v(n)模型进行乘积融合，融合后新的高斯分布均值和方差；
S404.根据卡尔曼增益K,待测温度t，当前帧预测温度值T(n|n-1)得到最优温漂修正值T(n|n)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010860750.1A CN112212976B (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010860750.1A CN112212976B (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112212976A CN112212976A (zh) | 2021-01-12 |
| CN112212976B true CN112212976B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=74058698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010860750.1A Active CN112212976B (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112212976B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113252189B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-10-21 | 北京空间机电研究所 | 红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106017695A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 上海航天控制技术研究所 | 基于运动状态估计的自适应红外非均匀性校正方法 |
| CN106679817A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 武汉星网光测科技有限公司 | 一种用于标定红外热像仪的方法 |
| CN108507568A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 华为技术有限公司 | 补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统 |
| CN110260991A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-20 | 武汉高德智感科技有限公司 | 一种自适应采集温漂数据补偿量的方法及装置 |
| WO2019232610A1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | Microsemi Semiconductor Ulc | Non-linear oven-controlled crystal oscillator compensation circuit |
| CN110726475A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-24 | 浙江大华技术股份有限公司 | 红外测温标定方法、装置、红外热成像设备及存储装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033565A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Nippon Ceramic Co Ltd | 赤外線センサ出力データの温度補正 |
-
2020
- 2020-08-25 CN CN202010860750.1A patent/CN112212976B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106017695A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 上海航天控制技术研究所 | 基于运动状态估计的自适应红外非均匀性校正方法 |
| CN106679817A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 武汉星网光测科技有限公司 | 一种用于标定红外热像仪的方法 |
| CN108507568A (zh) * | 2017-02-27 | 2018-09-07 | 华为技术有限公司 | 补偿温度漂移误差的方法、装置和组合导航系统 |
| WO2019232610A1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | Microsemi Semiconductor Ulc | Non-linear oven-controlled crystal oscillator compensation circuit |
| CN110260991A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-20 | 武汉高德智感科技有限公司 | 一种自适应采集温漂数据补偿量的方法及装置 |
| CN110726475A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-24 | 浙江大华技术股份有限公司 | 红外测温标定方法、装置、红外热成像设备及存储装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| On-Line Temperature Estimation for Noisy Thermal Sensors Using a Smoothing Filter-Based Kalman Predictor;Xin Lin et al.;《sensors》;20180202;第18卷;第1-20页 * |
| 红外光谱发射率测量系统的温漂修正方法;张宇峰等;《光谱学与光谱分析》;20160930;第36卷(第9期);第3003-3007页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112212976A (zh) | 2021-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9857782B2 (en) | Output value correction method for physical quantity sensor apparatus, output correction method for physical quantity sensor, physical quantity sensor apparatus and output value correction apparatus for physical quantity sensor | |
| US7280916B2 (en) | Method and apparatus for compensating for acceleration errors and inertial navigation system employing the same | |
| US7778725B2 (en) | Method for estimating thermal displacement in machine tool | |
| CN111133755B (zh) | 用于红外相机的平场校正系统和方法 | |
| CN107465393B (zh) | 用于实时时钟系统的频率补偿的系统和方法 | |
| CN111024238B (zh) | 非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法 | |
| CN112212976B (zh) | 一种基于卡尔曼滤波器的红外温漂修正方法与装置 | |
| US8902316B2 (en) | Method for correcting images output by a detector without temperature regulation and detector implementing such a method | |
| JP2013243766A (ja) | 赤外線センサのビデオ信号を補正するための方法および撮像システム | |
| CN103528694A (zh) | 一种用红外热像仪测量目标物体的温度的方法 | |
| JP2011518399A (ja) | 記憶デバイスにおける適応ｃｂｄ推定のためのシステムおよび方法 | |
| JP4422988B2 (ja) | 位置検出装置、光学装置、撮像システムおよびプログラム | |
| CN110554597B (zh) | 基于Vondark-Cepek滤波的氢铯时间尺度融合方法 | |
| Weiss et al. | AT2, a new time scale algorithm: AT1 plus frequency variance | |
| CN111650617B (zh) | 基于新息加权自适应不敏卡尔曼滤波的晶振频率驯服方法、系统及介质 | |
| US7230741B2 (en) | Optimum non-uniformity correction for imaging sensors | |
| CN102662107B (zh) | 基于soc芯片电表的mcu内置基准温度补偿方法 | |
| US9331707B1 (en) | Programmable temperature compensated voltage generator | |
| CN115979324A (zh) | 一种磁编码器的非线性校准方法及装置 | |
| CN108871590B (zh) | 非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法及装置 | |
| CN113791240B (zh) | 基于高阶滑膜跟踪微分器的加速度估计方法、系统、设备和介质 | |
| EP3229207A2 (en) | Warp models for registering multi-spectral imagery | |
| CN109084899B (zh) | 一种红外焦平面探测器非均匀性本体输出校正方法及装置 | |
| EP3355626B1 (en) | Method and apparatus for digital quartz temperature and drift compensation for a sleep timer of a nb-iot device | |
| WO2020015828A1 (en) | Method and apparatus for digital quartz temperature and drift compensation for a sleep timer of a nb-iot device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |