CN112665734A - 一种基于参考标定的测温方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于参考标定的测温方法及装置，包括以下步骤：将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一；获取大面阵中每个与微面阵对应的区域灰度方差Sx；获取其中最小方差区域Sm，以及该区域的平均灰度Gm；获取微面阵位置m点的温度Tm；通过Gm和Tm计算面阵中每个像元灰度与温度的转换参数Fij；将每个像元的当前灰度换算成温度值。上述技术方案将微面阵测温仪和大面阵测温仪结合，实时将微面阵测温仪测量的目标物表面温度作为面阵测温仪的测量基准，通过找到大面阵中图像均匀性最低处，将该处灰度与微面阵对应点的温度做标定，取得大面阵温度转换的基准，从而实现大面阵测温仪与微面阵测温仪一样的精度，大大降低了产品的成本。
Description
技术领域
本发明涉及测温技术领域，尤其涉及一种基于参考标定的测温方法及装置。
背景技术
任何物体只要它的温度高于热力学零度，就会向周围辐射进行红外辐射。红外辐射本质上是热辐射，物体的温度越高，辐射出来的能量就越多。红外成像测温装置就是利用红外光学系统将物体辐射出来的能量进行聚集，聚焦到探测器上，使探测器内某一参数产生变化。检测其中的参数变化，便可以探测出辐射能量，进而测量出物体表面的温度。
有资料显示，一般非接触式测温仪有点测温仪、微面阵测温仪和面阵测温仪三种，其中微面阵的点阵小于40×32，面阵测温仪的点阵大于160×120。点测温仪和微面阵测温仪结构简单、测温精度高，面阵测温仪结构较复杂，测温精度较低。
中国专利文献CN111637974A公开了一种“非接触式测温装置和测温方法”。采用了包括控制其他模块的运行的控制模块；与所述控制模块连接的红外传感模块；与所述控制模块连接的激光测距传感模块；与所述控制模块连接的数据处理模块，用于对所述红外传感模块和所述激光测距传感模块的监测值进行记录和修正处理；与所述控制模块连接的显示模块，显示所述控制模块修正计算后得出的数值。上述技术方案采用多个热电堆红外传感器进行测温，成本高。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案测量精度低或采用高精度测量设备导致成本高的技术问题，提供一种基于参考标定的测温方法及装置，将微面阵测温仪和大面阵测温仪结合，将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一，在使用过程中，实时将微面阵测温仪测量的目标物表面温度作为面阵测温仪的测量基准，通过找到大面阵中图像均匀性最低处，将该处灰度与微面阵对应点的温度做标定，取得大面阵温度转换的基准，从而实现大面阵测温仪与微面阵测温仪一样的精度，在保证测量精度的前提下大大降低了产品的成本。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种基于参考标定的测温方法，包括以下步骤：
(1)将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一；
(2)获取大面阵中每个与微面阵对应的区域灰度方差Sx；
(3)获取其中最小方差区域Sm，以及该区域的平均灰度Gm；
(4)获取微面阵位置m点的温度Tm；
(5)通过Gm和Tm计算面阵中每个像元灰度与温度的转换参数Fij；
(6)将每个像元的当前灰度换算成温度值。
作为优选，所述的微面阵面积设为A*B，大面阵面积设为H*Y，分别选用光学镜头使两者的视场角一致，使微面阵的每一个像元覆盖大面阵中对应的一个区域。
作为优选，所述的所有区域灰度方差Sx具体为：
其中，Ti为大面阵中对应x区域内第i个像素的灰度，
作为优选，所述的步骤5每个像元灰度与温度的转换参数Fij具体为：
Fij＝Tm/Gm
其中，Tm为微面阵位置m区域处的温度，Gm为最小方差区域Sm处的平均灰度。
作为优选，所述的步骤6将每个像元的当前灰度Gij换算成温度值具体为：
Tij＝Fij*Gij
其中，Fij像元灰度与温度的转换参数，Gij为当前区域的平均灰度。
一种基于参考标定的测温装置，包括大面阵摄像机和微面阵摄像机，所述大面阵摄像机和微面阵摄像机平行设置在外壳内，所述大面阵摄像机镜头和微面阵摄像机镜头朝向的外壳面上设有开口。大面阵摄像机镜头和微面阵摄像机镜头朝向开口用于采集待测图像。
作为优选，所述的大面阵摄像机镜头到开口的距离小于微面阵摄像机到开口的距离。由于微面阵面积小于大面阵面积，因此微面阵摄像机到开口的距离更大用于确保微面阵的每一个像元会覆盖面阵中对应的一个区域。
作为优选，所述的外壳内设有控制模块、通信模块和USB接口，所述控制模块分别与大面阵摄像机、微面阵摄像机相连、通信模块和USB接口相连。大面阵摄像机和微面阵摄像机用于采集图像信息和温度，将采集的信息传输到控制模块，控制模块对采集的信息进行分析得出结果，用户通过通信模块或USB接口进行数据传输和测温装置设置。
本发明的有益效果是：将微面阵测温仪和大面阵测温仪结合，将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一，在使用过程中，实时将微面阵测温仪测量的目标物表面温度作为面阵测温仪的测量基准，通过找到大面阵中图像均匀性最低处，将该处灰度与微面阵对应点的温度做标定，取得大面阵温度转换的基准，从而实现大面阵测温仪与微面阵测温仪一样的精度，在保证测量精度的前提下大大降低了产品的成本。
附图说明
图1是本发明的一种原理结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于参考标定的测温方法，包括以下步骤：
(1)将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一，微面阵面积设为A*B，大面阵面积设为H*Y，分别选用光学镜头使两者的视场角一致，使微面阵的每一个像元覆盖大面阵中对应的一个区域。
(2)获取大面阵中每个与微面阵对应的区域灰度方差Sx具体为：
其中，Ti为大面阵中对应x区域内第i个像素的灰度，
(3)获取其中最小方差区域Sm，以及该区域的平均灰度Gm。
(4)获取微面阵位置m点的温度Tm。
(5)通过Gm和Tm计算面阵中每个像元灰度与温度的转换参数Fij具体为：
Fij＝Tm/Gm
其中，Tm为微面阵位置m区域处的温度，Gm为最小方差区域Sm处的平均灰度。
(6)将每个像元的当前灰度Gij换算成温度值具体为：
Tij＝Fij*Gij
其中，Fij像元灰度与温度的转换参数，Gij为当前区域的平均灰度。
一种基于参考标定的测温装置，如图1所示，包括大面阵摄像机和微面阵摄像机，大面阵摄像机和微面阵摄像机平行设置在外壳内，大面阵摄像机镜头和微面阵摄像机镜头朝向的外壳面上设有开口。大面阵摄像机镜头和微面阵摄像机镜头朝向开口用于采集待测图像。大面阵摄像机镜头到开口的距离小于微面阵摄像机到开口的距离。由于微面阵面积小于大面阵面积，因此微面阵摄像机到开口的距离更大用于确保微面阵的每一个像元会覆盖面阵中对应的一个区域。
外壳内还设有控制模块、通信模块和USB接口，控制模块分别与大面阵摄像机、微面阵摄像机相连、通信模块和USB接口相连。大面阵摄像机和微面阵摄像机用于采集图像信息和温度，将采集的信息传输到控制模块，控制模块对采集的信息进行分析得出结果，用户通过通信模块或USB接口进行数据传输和测温装置设置。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了微面阵、大面阵、灰度方差等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (8)
1.一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将微面阵测温仪的光学中心与面阵测温仪的光学中心合一；
(2)获取大面阵中每个与微面阵对应的区域灰度方差Sx；
(3)获取其中最小方差区域Sm，以及该区域的平均灰度Gm；
(4)获取微面阵位置m点的温度Tm；
(5)通过Gm和Tm计算面阵中每个像元灰度与温度的转换参数Fij；
(6)将每个像元的当前灰度换算成温度值。
2.根据权利要求1所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述步骤1中微面阵面积设为A*B，大面阵面积设为H*Y，分别选用光学镜头使两者的视场角一致，使微面阵的每一个像元覆盖大面阵中对应的一个区域。
3.根据权利要求1所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述步骤2中区域灰度方差Sx具体为：
其中，Ti为大面阵中对应x区域内第i个像素的灰度，
4.根据权利要求1所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述步骤5每个像元灰度与温度的转换参数Fij具体为：
Fij＝Tm/Gm
其中，Tm为微面阵位置m区域处的温度，Gm为最小方差区域Sm处的平均灰度。
5.根据权利要求4所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述步骤6将每个像元的当前灰度Gij换算成温度值具体为：
Tij＝Fij*Gij
其中，Fij像元灰度与温度的转换参数，Gij为当前区域的平均灰度。
6.一种基于参考标定的测温装置，其特征在于，包括大面阵摄像机和微面阵摄像机，所述大面阵摄像机和微面阵摄像机平行设置在外壳内，所述大面阵摄像机镜头和微面阵摄像机镜头朝向的外壳面上设有开口。
7.根据权利要求6所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述大面阵摄像机镜头到开口的距离小于微面阵摄像机到开口的距离。
8.根据权利要求1所述的一种基于参考标定的测温方法，其特征在于，所述外壳内设有控制模块、通信模块和USB接口，所述控制模块分别与大面阵摄像机、微面阵摄像机相连、通信模块和USB接口相连。
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