CN112268619A - 辐射率控制装置和辐射率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的辐射率控制装置和辐射率控制方法，涉及测量的应用领域；现有技术测量时所采用的辐射率，可根据各种材料对应的辐射率表，通过人工方式在热像仪中设置来进行确定；但当被测体的温度处于变化的状态时，很多种材料的辐射率随着温度的变化而变化，这时确定该材料的辐射率，是一个难点。本发明的辐射率控制装置，根据第一分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。解决现有技术存在的问题。
Description
技术领域
本发明的辐射率控制装置和辐射率控制方法，涉及热像检测的应用领域。
背景技术
当需要对被测体热像分析时，使用者可设置针对被测体热像特定部位的点、线、面等的分析区域来获得分析结果。
以拍摄获得的热像数据的温度分析为例，本领域技术人员所公知的，可进行规定处理如修正、插值，基于分析区域位于红外热像中的位置参数，例如提取所设置的分析区域所决定的热像数据，进行温度值的转换处理，获得这些热像数据对应的温度值，而后对得到的温度值，按照分析模式进行分析计算。
对分析区域中的热像数据进行转换为温度值的处理，例如根据设置的被测体的辐射系数、环境温度、湿度、与热像拍摄装置的距离等，以及热像数据的AD值与温度之间的转换系数，通过规定转换公式，得到温度值。
其中，环境温度、湿度、与热像拍摄装置的距离等，均可通过事先预设、或根据相应传感器来获得其具体的参数，相对易于实现；
而测量时所采用的辐射率，可根据各种材料对应的辐射率表，通过人工方式在热像仪中设置来进行确定；但当被测体的温度处于变化的状态时，特别是在500度以上的温度时，很多种材料的辐射率随着温度的变化而变化，这时确定该材料的辐射率，是一个难点。
因此，所理解需要一种辐射率控制装置，其能解决现有技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种辐射率控制装置和辐射率控制方法，其能解决现有技术问题。
为此，本发明采用以下技术方案，辐射率控制装置，包括：
获取部，用于获取被测体的热像数据；
分析部，用于根据所述热像数据，基于第一辐射率，分析获得被测体的第一分析数据；
辐射率确定部，用于根据第一分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。
辐射率控制方法，包括：
获取步骤，用于获取被测体的热像数据；
分析步骤，用于根据所述热像数据，基于第一辐射率，分析获得被测体的第一分析数据；
辐射率确定步骤，用于根据第一分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。
本发明的其他方面和优点将通过下面的说明书进行阐述。
附图说明：
图1是实施例1的辐射率控制装置13的电气结构的框图。
图2是实施例1的辐射率控制装置13的外型图。
图3是实施例1的存储介质存储的材料信息对应的温度及辐射率等信息的示例。
图4为实施例1的流程图。
图5为实施例1的另一种流程图。
图6为实施例2的流程图。
图7是实施例2的测试材料及分析区域S01\S02的示意图。
图8是实施例3的辐射率控制装置100的电气结构的框图。
图9是实施例3的辐射率控制装置100的示意图。
具体实施方式
以下要说明的实施例用于更好地理解本发明，并可改变成本发明范围内的各种形式而不限制本发明的范围。其中，所谓热像数据，例如可以包含热像AD值数据，可以包含红外热像的图像数据，可以包含温度值阵列数据等有关的数据等。可以是拍摄获得的，也可以是外部接收获得的，也可以从存储的热像文件中获得。
实施例1
实施例1以带有拍摄功能的便携式热像装置13作为辐射率控制装置的实例。参考图1来说明热像装置13的结构。热像装置13具有拍摄部1、图像处理部2、显控部3、显示部4、通信I/F5、临时存储部6、存储卡I/F7、存储卡8、闪存9、操作部10、控制部11，控制部11通过控制与数据总线12与上述相应部分进行连接，负责热像装置13的总体控制。
拍摄部1由未图示的光学部件、镜头驱动部件、红外探测器、信号预处理电路等构成。光学部件由红外光学透镜组成，用于将接收的红外辐射聚焦到红外探测器。镜头驱动部件根据控制部11的控制信号驱动透镜来执行聚焦或变焦，或也可为手动调节的光学部件。红外探测器如制冷或非制冷类型的红外焦平面探测器，把通过光学部件的红外辐射转换为电信号。信号预处理电路包括采样电路、AD转换电路、定时触发电路等，将从红外探测器输出的电信号在规定的周期内进行取样等信号处理，经AD转换电路转换为数字的热像数据，该热像数据例如为14位或16位的二进制数据(又称为热像AD值数据)。在实施例1中，拍摄部1作为热像获取部用于获取热像数据。
图像处理部2用于对通过拍摄部1获得的热像数据进行规定的处理，图像处理部2的处理如修正、插值、伪彩、合成、压缩、解压等,进行转换为适合于显示用、记录用等数据的处理。例如图像处理部2对拍摄部1拍摄获得的热像数据实施规定的处理如伪彩处理来获得红外热像的图像数据。图像处理部2例如可以采用DSP或其他微处理器或可编程的FPGA等来实现。
显控部3根据控制部11进行的控制，执行将临时存储部6所存储的显示用的图像数据产生视频信号输出，该视频信号可显示在显示部4。可以选用屏幕纵横比为4：3的液晶显示屏；优选的，为了清楚明了的同时显示红外热像和标识等信息，可以选用屏幕纵横比为16：9的液晶显示屏，分成二个显示区域，一个用于显示红外热像，另一个用于显示标识等信息；但标识也可重叠显示在红外热像。
通信I/F5是例如按照USB、1394、网络等通信规范，将热像装置13与个人计算机、服务器、PDA(个人数字助理装置)、其他热像装置、可见光拍摄装置等外部装置进行连接并数据交换的接口。
临时存储部6如RAM、DRAM等易失性存储器，作为对拍摄部1输出的热像数据进行临时存储的缓冲存储器，同时，作为图像处理部2和控制部11的工作存储器起作用，暂时存储由图像处理部2和控制部11进行处理的数据。
存储卡I/F7，作为存储卡8的接口，在存储卡I/F7上，连接有作为可改写的非易失性存储器的存储卡8，可自由拆装地安装在热像装置13主体的卡槽内，根据控制部11的控制记录热像数据等数据。
闪存9，存储有用于控制的程序，以及各部分控制中使用的各种数据。例如，可预先存储各种材料的温度-辐射率表，如图3所示，在表中，可见多种材料的温度与辐射率之间的关系；注意，图3表中的对应数据仅为示例，对于各种材料的温度与辐射率之间的实际对应关系，可结合其他试验手段，例如热电偶的效验方式，进而获得。
下文中的存储介质，可以是辐射率控制装置(热像装置13)中的存储介质，如闪存9、存储卡8等非易失性存储介质，临时存储部6等易失性存储介质；还可以是与辐射率控制装置(热像装置13)有线或无线连接的其他存储介质，如通过与通信I/F5有线或无线连接的其他装置如其他存储装置、热像装置、电脑等中的存储介质或网络目的地的存储介质。
操作部10：用于使用者进行各种操作，控制部11根据操作部10的操作信号，执行相应的程序。参考图2来说明操作部10，提供使用者操作的按键有记录键1、分析键2等；不限于此，也可采用触摸屏3或语音识别部件(未图示)等来实现相关的操作。
控制部11控制热像装置13的整体动作，在存储介质如闪存9中存储有用于控制的程序，以及各部分控制中使用的各种数据。控制部11例如由CPU、MPU、SOC、可编程的FPGA等来实现；图像处理部2、显控部3也可与控制部11为一体的处理器。
控制部11作为分析部，用于根据所述热像数据，基于第一辐射率，分析获得被测体的第一分析数据；第一分析数据并不限于温度数据，例如也可以是像素值百分比等各种与辐射率相关的分析数据；优选的，控制部11作为测温部，用于根据所述热像数据，基于第一辐射率，分析获得被测体的第一温度数据；
辐射率确定部，用于根据第一分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。优选的，控制部11作为辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。
下面来详细介绍实施例1的具体操作和控制流程。本应用场景例如对材料1的加热试验为例；
参考图4的流程图来说明实施例1的控制步骤。
步骤A01，拍摄获得热像数据，例如，显示部4可显示动态的红外热像，使用者可针对材料1，来设置分析区域；如周边没有其他温度材料1的温度更高的物体，也可采用自动最高温度，来进行测量；
步骤A02，在起始试验状态，例如，可采用默认的辐射率例如0.9，来作为第一辐射率，来计算拍摄获得的热像数据中，材料1的温度值；
步骤A03，将根据第一辐射率测量获得温度值，根据辐射率表中的对应关系，进行对比，如果测量的温度满足0-500℃对应的辐射率0.9的关系；则可结束这一帧的温度测量的分析，获得第一分析数据，可作为分析处理最终获得的分析数据；
如果测量的温度为510℃，已不满足0-500℃对应的辐射率0.9的关系；则到步骤A04；
步骤A04-A05，根据辐射率表，来重新确定的第二辐射率为0.88；而后重新进行温度值的计算，如果根据新确定的辐射率计算的温度，如果满足图3中表的对应关系，则获得该帧热像最终的温度值；如果不满足，还需要继续确定辐射率，直至计算的温度值和对应的辐射率，满足图3表中的对应关系。
如图5中所示；
步骤B01，获取热像数据，例如不限于拍摄获得，也可是获取热像文件、传输获得等；
步骤B02，根据辐射率测量获得分析数据；
步骤B03，辐射率与分析数据是否满足对应关系，如满足，则获取的分析数据，可作为分析处理最终的分析数据；如不满足，则重新确定辐射率，例如通过辐射率与分析数据的对应关系，来确定第二辐射率，回到步骤B02，直至获得的分析数据与最终确定的辐射率相对应。
这里，可能存在多次的循环，可根据第一辐射率获得的第一分析数据，如二者不满足对应关系，则根据对应关系来确定第二辐射率，而后，根据第二辐射率获得的第二分析数据，如二者不满足对应关系，则根据对应关系来确定第三辐射率，并计算第三分析数据，如此循环，直至获得的分析数据与最终确定的辐射率相对应。
如上所述，根据温度与辐射率的对应关系，根据温度值来确定辐射率，能大幅提高温度测量的精度，并保证在材料1温度变化的过程中，测量获得精确的温度值。
实施例2
实施例2，涉及2种材料的测量，参考图6-图7，来说明实施例2；
如图7所示，试验中，涉及加热材料1和材料2，如可预先设置分别针对材料1和材料2的分析区域S01\S02；并根据分析区域S01\S02，来选择所关联的材料类型；
步骤C01，拍摄获得热像数据；
步骤C02，根据各分析区域的材料的第一辐射率，测量获得各分析区的温度值；在起始试验状态，可采用默认的辐射率例如0.9，来作为第一辐射率，来计算新拍摄获得的热像数据中，材料1、材料2分别的温度值；
步骤C03，将根据第一辐射率测量获得温度值，根据辐射率表中的对应关系，进行对比，如果二种材料测量的温度均满足0-500℃对应的辐射率0.9的关系；则跳到步骤C06，根据第一辐射率，来计算获得具体的第一分析数据；分析数据不限于温度值，还可以是温差、像素百分比等多种分析数据的形式。
如果其中之一，或多个不满足对应关系，则到步骤C04-C05；
例如，材料1测量的温度为510℃，已不满足0-500℃对应的辐射率0.9的关系；步骤C04-C05，根据辐射率表，来重新确定辐射率为0.88；而后重新进行温度值的计算，如果根据新确定的辐射率计算的温度，满足图3中表的对应关系，则获得该帧热像中材料1最终的第一分析数据；如果不满足，还需要继续确定辐射率，直到计算的温度值和对应的辐射率，满足图3中的对应关系；这时，如果材料2根据第一辐射率获得的温度值，满足表3中的对应关系，则材料2根据第一辐射率来获得第一分析数据；
显然，但实验中的多种材料，均不满足温度值和辐射率的对应关系，则需要都重新根据表3来确定各自的辐射率，并重新计算温度值。
如上所述，当试验中有多种材料，可根据各自温度与辐射率的对应关系，根据温度值来确定辐射率，能大幅提高温度测量的精度，并保证在多种材料温度变化的过程中，测量获得精确的温度值。
实施例3
本发明的实施方式并不限定于便携式的热像拍摄装置，也可应用于各种在线的热像拍摄装置；并且对于本发明拍摄获得热像数据的功能不是必不可少的，本发明还可应用于从外部接收和处理热像数据的热像处理装置等。
如图8-图9所示，热像处理装置如计算机、个人数字助理、与拍摄功能的热像拍摄装置配套使用的显示装置等，作为辐射率控制装置的实例，用于对获取的热像数据进行辐射率的确定和分析。
参考图8为辐射率控制装置100(热像处理装置100)和热像拍摄装置101连接构成的热像处理系统的一种实施的电气结构的框图。
热像处理装置100具有通信接口1、辅助存储部2、显示部3、RAM4、硬盘5、操作部6、通过总线与上述部件连接并进行整体控制的CPU7。作为热像处理装置100，可以例举个人计算机、个人数字助理、与热像控制装置配套使用的显示装置等作为例子。热像处理装置100，基于CPU7的控制，通过通信接口1接收与热像处理装置100连接的热像拍摄装置101输出的热像传输数据。
通信接口1，用于连续接收热像拍摄装置101输出的热像传输数据；其中，包括接收通过中继装置来发送的(由热像拍摄装置101输出的热像数据通过中继装置来发送的)热像传输数据；同时，还可作为对热像拍摄装置101进行控制的通信接口。在此，通信接口1包括热像处理装置100上的各种有线或无线通信接口，如网络接口、USB接口、1394接口、视频接口等。
辅助存储部2，例如CD-ROM、存储卡等存储介质及相关的接口。
显示部3如液晶显示器，显示部3还可以是与热像处理装置100连接的其他显示器，而热像处理装置100自身的电气结构中可以没有显示器。
RAM4作为对通信接口1接收的热像传输数据进行临时存储的缓冲存储器。同时，作为CPU7的工作存储器起作用，暂时存储由CPU7进行处理的数据。
硬盘5中存储有用于控制的程序，以及控制中使用的各种数据。
操作部6用于使用者进行各种指示操作，或者输入设定信息等各种操作，CPU7根据操作部6的操作信号，执行相应的程序。
CPU7还执行了图像处理部的功能，用于对接收的热像传输数据实施规定的处理而获得红外热像的图像数据，规定的处理如修正、插值、伪彩、合成、压缩、解压等,进行转换为适合于显示用、记录用等数据的处理。其中，CPU7根据热像传输数据的不同格式，一种实施方式，例如，当接收的热像传输数据为压缩的热像数据，规定的处理如CPU7对获取部接收的热像传输数据进行解压并进行相应的规定处理；一种实施方式，对压缩热像数据(热像传输数据)解压后相应的规定处理如伪彩处理，来获得红外热像的图像数据，此外，规定的处理还如在解压后的热像传输数据进行校正、插值等规定的各种处理。另一种实施方式，例如，当接收的热像传输数据本身已是压缩的红外热像的图像数据，则解压来获得红外热像的图像数据。又一种实施方式，例如，当通信接口1接收的是模拟的红外热像时，控制将经相关AD转换电路AD转换后获得数字的红外热像的图像数据，传送到临时存储部6。
从辐射率控制装置13中除去拍摄部1以外的结构与热像处理装置100大致相同，显然，热像处理装置100，通过获取热像传输数据，同样适用上述实施例。因此省略了实施方式的说明。
热像拍摄装置101可以是各种类型的热像拍摄装置，其用于对被测体进行拍摄，并输出热像传输数据。见图8中热像拍摄装置101的电气框图，由通信接口10、拍摄部20、闪存30、图像处理部40、RAM50、CPU60等构成。其中，CPU60控制了热像拍摄装置101的整体的动作，闪存30中存储了控制程序以及各部分控制中使用的各种数据。拍摄部20包括未图示的光学部件、驱动部件、热像传感器、信号预处理电路，用于拍摄获得热像数据。该热像数据暂时存储在RAM50中，而后经图像处理部40(如DSP)经过规定处理(如压缩处理等)后获得热像传输数据，经通信接口10输出。根据设计和使用目的的不同，例如，热像拍摄装置101输出的可以是热像数据，也可以是红外热像的图像数据，热像数据或红外热像的图像数据经规定格式压缩后的数据等之一或多种，统称热像传输数据。在此，热像拍摄装置101用于拍摄并输出的热像传输数据，其作用类似热像控制装置13中的拍摄部1。
图9为热像处理装置100和热像拍摄装置101连接构成的热像处理系统的一种实施的示意图。
热像拍摄装置101可采用三角架(或云台等架设在检测车辆)，经由专用电缆等通信线、或有线和无线的方式构成的局域网等方式与热像处理装置100进行连接。使用者通过热像处理装置100进行观看和监测被测体热像。热像拍摄装置101，与热像处理装置100连接构成实施方式中的热像处理系统，用于对被测体进行拍摄获得热像数据。
其他实施方式
辐射率控制装置也可作为带有热像获取部的热像拍摄装置或热像处理装置中的一个构成部件或功能模块，这时，也构成本发明的例子。
优选的方式中，还可通过分析获得热像数据的各像素的第一温度数据；辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定各像素所对应的第二辐射率。进而获得热像数据中各像素更为精确的第二分析数据；
优选的方式中，但确定了第二辐射率，在下一帧热像数据的辐射率确定时，可根据前一帧所最终采用的辐射率，来作为下一帧所采用的第一辐射率。
优选的方式中，辐射率控制装置，也可并不计算温度，如通过外部传感器，例如获取外部与其连接的热电偶等测量数据，来获得被测体的温度数据；从而根据温度数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的辐射率。在一个例子中，可根据热电偶的温度值，通过温度与辐射率的对应关系，来获取第一辐射率等，而后再进行分析数据的分析处理；这样，可以避免热电偶布点不全面、某些材料不适用广泛布点的缺点，也可以通过外部装置的温度的获取，加快辐射率控制装置所确定的辐射率的准确度，如来由温度分析等功能时，可以提高测量的精度和降低处理的负担。
虽然，可以通过硬件、软件或其结合来实现附图中的功能块，但通常不需要设置以一对一的对应方式来实现功能块的结构；例如可通过一个软件或硬件单元来实现多个功能的块，或也可通过多个软件或硬件单元来实现一个功能的块。此外，也可以用专用电路或通用处理器或可编程的FPGA实现本发明的例子中的部分或全部部位的处理和控制功能。
此外，实施例中以加热试验应用作为场景例举，也适用在红外检测的各行业广泛运用。
上述所描述的仅为发明的具体例子，各种例举说明不对发明的实质内容构成限定；上述实施例为较典型的实施方式，当然，实施本发明的实施方式的任一产品并不一定需要同时达到以上实施例之一或多个的所有优点。所属领域的技术人员在阅读了说明书后可对具体实施方式进行其他的修改和变化，而不背离发明的实质和范围。
Claims (9)
1.辐射率控制装置，包括：
获取部，用于获取被测体的热像数据；
分析部，用于根据所述热像数据，基于配置的辐射率，分析获得被测体的分析数据；
辐射率确定部，用于根据分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体获得分析数据时的辐射率；所述辐射率和根据该辐射率分析获得的分析数据满足所述对应关系；
如不满足所述对应关系，则根据分析数据和辐射率的对应关系，基于所述配置的辐射率获得的分析数据，来重新配置辐射率，所述分析部基于重新配置的辐射率获得相应的分析数据，所述辐射率确定部判断重新配置的辐射率和根据该辐射率分析获得的分析数据是否满足对应关系；如此重复，直至分析数据和分析采用的辐射率满足对应关系；
所述辐射率确定部，如配置的辐射率获得的分析数据和所述辐射率满足所述对应关系，则确定所述辐射率为所述被测体根据该辐射率分析获得分析数据时的辐射率。
2.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，
所述分析部，用于根据所述热像数据，基于第二辐射率，分析获得被测体的第二分析数据；
辐射率确定部，用于根据分析数据和辐射率的对应关系，基于所述第二分析数据，来确定所述被测体的第三辐射率。
3.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，
所述分析部，包括测温部，用于根据所述热像数据，基于第一辐射率，分析获得被测体的第一温度数据；所述辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。
4.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，
选择部，用于选择被测体的材料信息；
所述辐射率确定部，用于根据所选择的材料信息，根据该材料的第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体的第二辐射率。
5.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，具有分析区域设置部，用于设置分析区域；所述测温部，用于分析获得分析区域的第一温度数据；辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定分析区域中的被测体的第二辐射率。
6.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，具有分析区域设置部，用于设置分析区域；所述测温部，用于分析获得分析区域的第一温度数据；辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定分析区域中的被测体的第二辐射率。
7.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，所述测温部，用于分析获得热像数据的各像素的第一温度数据；辐射率确定部，用于根据第一温度数据和辐射率的对应关系，来确定各像素所对应的第二辐射率。
8.如权利要求1所述的辐射率控制装置，其特征在于，分析部，用于根据第二辐射率，来获得被测体的第二分析数据；所述辐射率控制装置，为便携式热像装置，或在线式的热像装置，或连接有热像装置的处理装置。
9.辐射率控制方法，包括：
获取步骤，用于获取被测体的热像数据；
分析步骤，用于根据所述热像数据，基于配置的辐射率，分析获得被测体的分析数据；
辐射率确定步骤，用于根据分析数据和辐射率的对应关系，来确定所述被测体获得分析数据时的辐射率；所述辐射率和根据该辐射率分析获得的分析数据满足所述对应关系；
如不满足所述对应关系，则根据分析数据和辐射率的对应关系，基于所述配置的辐射率获得的分析数据，来重新配置辐射率，所述分析部基于重新配置的辐射率获得相应的分析数据，所述辐射率确定部判断重新配置的辐射率和根据该辐射率分析获得的分析数据是否满足对应关系；如此重复，直至分析数据和分析采用的辐射率满足对应关系；
所述辐射率确定步骤，如配置的辐射率获得的分析数据和所述辐射率满足所述对应关系，则确定所述辐射率为所述被测体根据该辐射率分析获得分析数据时的辐射率。
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