CN114623937A - 红外测温设备扩展镜头免校准测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，包括以下步骤：S1、在红外测温设备的同一响应率下，分别测量标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据；S2、计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数；S3、根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿；S4、利用对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数补偿之后对应的RAW数据修正公式对实测目标的RAW数据进行修正；S5、根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度。本发明一个扩展镜头只需一次测量，不需要每台设备和扩展镜头单独适配，降低工作量，提升客户体验。

Description

红外测温设备扩展镜头免校准测温方法

技术领域

本发明属于红外测温技术领域，具体涉及一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法。

背景技术

随着红外测温设备的应用领域不断拓展，在红外测温设备上加配不同焦距扩展镜头的需求增多，目前常用的扩展镜头类型有广角镜头、长焦镜头、中长焦镜头，在加配扩展镜头后，由于镜头衰减和设备温升的影响，采用标准镜头原有的测温参数，将无法满足测温精度，目前常用的做法是重新调整响应率，对黑体进行标定，计算测温参数。

目前加配扩展镜头后，需要重新调整响应率参数，对测温范围内所有温度点的黑体进行标定，存在以下问题：

1)重新进行响应率调整和黑体标定，增加生产工序；

2)重新标定需要存储更多的测温参数和测温曲线，消耗设备内存；

3)对于已购买红外测温设备的客户，若加购扩展镜头，考虑到设备与镜头的不一致性，需要客户将设备寄回，重新标定。

因此有必要提出一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法。

发明内容

为解决现有技术存在的上述至少部分问题，本发明提供一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，包括以下步骤：

S1、在红外测温设备的同一响应率下，分别测量标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据；

S2、计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数；

S3、根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿；

S4、利用对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数补偿之后对应的RAW数据修正公式对实测目标的RAW数据进行修正；

S5、根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度。

进一步地，所述步骤S1中，在红外测温设备开机运行至少一小时后再对RAW数据进行测量。

进一步地，所述步骤S1中，测量标准镜头和加配扩展镜头下对应不同黑体温度的多组RAW数据；所述步骤S2中，计算各组RAW数据中标准镜头和加配扩展镜头下RAW数据的比值，取平均值作为镜头衰减系数。

进一步地，所述RAW数据具体为Y16数据，所述Y16数据的测量方法如下：

红外测温设备的探测器接收辐射通量，经信号处理电路后，得到原始AD数据，对原始AD数据进行非均匀性校正后得到Y16数据。

进一步地，所述对原始AD数据进行非均匀性校正的公式如下：

Y₁₆＝K·(X-B)

其中，K为探测器非均匀性系数，X为信号处理电路实时输出的原始AD数据，B为当红外测温设备观测的场景为均匀面时输出的原始AD数据。

进一步地，所述步骤S3中原始RAW数据修正公式如下：

Y_{16_correct1}＝KF·(Y₁₆+ΔY_shutter+ΔY_len+Y_shutter)+b

ΔY_shutter＝K₂·ΔT_shutter

ΔY_len＝K4·ΔT_len

其中，Y_{16_correct}为原始RAW数据修正公式修正后得到的Y16数据，KF、b为原始测温参数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，ΔT_shutter为快门的温度变化量，ΔT_len为镜头的温度变化量，Y_shutter为快门对应的Y16数据。

进一步地，所述步骤S3中对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿如下：

KF’＝KF/γ

K2’＝K2

K4’＝K4

b’＝b

其中，KF、b为原始测温参数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，γ为镜头衰减系数，KF’、b’为补偿后的测温参数，K2’为补偿后的快门修正参数，K4’为补偿后的镜头修正参数。

进一步地，所述步骤S5中根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度具体包括：

根据修正后的RAW数据以及预先获取的RAW数据与温度对应的定标曲线，获得目标对应的温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数，根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿，进而得到实测目标的RAW数据并进一步得到实测目标的温度，相比于传统的重新调整响应率和黑体标定的方法，测温精度可达3℃或±3％，且一个扩展镜头只需一次测量，就可将该扩展镜头适配到同一型号的任意设备上，不需要每台设备和扩展镜头单独适配，降低工作量，提升客户体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法的流程图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，包括以下步骤：

S1、在红外测温设备的同一响应率下，分别测量标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据。

红外测温设备在运行过程中，由于元器件发热导致设备内部温度不断升高，本实施例中，为避免设备温升对测量数据的影响，在红外测温设备开机运行至少一小时后，内部温度稳定后，再对RAW数据进行测量。

本实施例中，所述RAW数据具体为Y16数据，在其他实施例中也可以为其他的RAW数据，例如Y8数据，所述Y16数据的测量方法如下：

红外测温设备的探测器接收辐射通量，经信号处理电路后，得到原始AD数据，由于探测器阵列中各个探测单元响应输出的不一致，导致特有的响应非均匀性，因此需要进行非均匀校正，对原始AD数据进行非均匀性校正后得到Y16数据，使用校正后的Y16数据，来表示目标辐射通量的强弱，校正公式如下：

Y₁₆＝K·(X-B)

其中，K为探测器非均匀性系数，可手动采集，每个探测器的非均匀系数都不同，X为信号处理电路实时输出的原始AD数据，B为当红外测温设备观测的场景为均匀面时输出的原始AD数据。

优选地，所述步骤S1中，测量标准镜头和加配扩展镜头下对应不同黑体温度的多组RAW数据，使得后续镜头衰减系数的计算更加准确。

S2、计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数，计算公式如下：

γ＝Y_{16_2}/Y_{16_1} (1)

其中Y_{16_1}表示标准镜头下测量的高温黑体的Y16数据，Y_{16_2}表示加配扩展镜头后测量的高温黑体的Y16数据，γ为镜头衰减系数。

本实施例中，在设备运行1h后测量了标准镜头和加配广角镜头下对应不同黑体温度的多组Y16数据，计算各组Y16数据中标准镜头和加配广角镜头下Y16数据的比值作为各组Y16数据的衰减系数。具体测量的Y16数据以及计算的衰减系数数据如下表所示：

可以看出，在设备运行1h后，设备的温升基本稳定，黑体温度在100℃～800℃范围内，根据Y16计算的镜头衰减系数方差较小，一致性较好，通过各组Y16数据的衰减系数取平均值来计算镜头的衰减系数，使得镜头衰减系数的计算结果更加准确。

S3、根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿。

本实施例中，所述原始RAW数据修正公式如下：

其中，Y_{16_correct1}为原始RAW数据修正公式修正后得到的Y16数据，KF、b为原始测温参数，其中KF为测温系数，b为测温常数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，ΔT_shutter为快门的温度变化量，ΔT_len为镜头的温度变化量，ΔY_shutter为快门的温度变化量对应的Y16补偿量，ΔY_len为镜头的温度变化量对应的Y16补偿量，Y_shutter为快门对应的Y16数据。

本实施例中在加配扩展镜头后根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿如下：

KF’＝KF/γ

K2’＝K2

K4’＝K4

b’＝b

其中，KF、b为原始测温参数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，γ为镜头衰减系数，KF’、b’为补偿后的测温参数，K2’为补偿后的快门修正参数，K4’为补偿后的镜头修正参数。

则对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿后对应的RAW数据修正公式如下：

Y_{16_correct2}＝KF’·(Y’₁₆+ΔY’_shutter+ΔY’_len+Y’_shutter)+b’

ΔY’_shutter＝K’₂·ΔT’_shutter

ΔY’_len＝K4’·ΔT’_len

其中，Y_{16_correct2}为补偿后的RAW数据修正公式修正后得到的Y16数据，KF’、b’为补偿后的测温参数，K2’为补偿后的快门修正参数，K4’为补偿后的镜头修正参数。

由于加配扩展镜头后的镜头衰减系数为γ，则

Y’₁₆＝Y₁₆·γ

ΔY’_shutter＝ΔY_shutter·γ

ΔY’_len＝ΔY_len·γ

Y’_shutter＝Y_shutter·γ

又由于

KF’＝KF/γ

K2’＝K2

K4’＝K4

b’＝b

则’Y_{16_correct1}＝Y_{16_correct2}，即保证了加配扩展镜头前后设备的测温结果一致。

S4、利用对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数补偿之后对应的RAW数据修正公式对实测目标的RAW数据进行修正。

S5、根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度。

本实施例中根据修正后的Y16数据以及预先获取的Y16数据与温度对应的定标曲线，获得目标对应的温度。

其中，Y16数据与温度对应的定标曲线获取的方法为：使用一定数量的黑体，设置不同温度点，采集不同温度点对应的Y16，可得到以Y16为横坐标，目标温度为纵坐标的定标曲线。

应用本实施例得到的扩展镜头测温参数和快门、镜筒修正参数，将扩展镜头分别装配在三台设备上，测量20℃～800℃黑体的温度，测量结果如下表所示：

以上测温结果表明，该扩展镜头免校准测温方法，只需要在一台设备上完成标准镜头与扩展镜头的Y16测量，就可得到对应的测温参数和快门、镜筒修正参数，在不同设备上，达到±3℃或±3％的测温精度。

综上所述，本发明实施例提供的这种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数，根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿，进而得到实测目标的RAW数据并进一步得到实测目标的温度，相比于传统的重新调整响应率和黑体标定的方法，测温精度可达3℃或±3％，且一个扩展镜头只需一次测量，就可将该扩展镜头适配到同一型号的任意设备上，不需要每台设备和扩展镜头单独适配，降低工作量，提升客户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在红外测温设备的同一响应率下，分别测量标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据；

S2、计算标准镜头和加配扩展镜头下对应高温黑体的RAW数据的比值作为镜头衰减系数；

S3、根据镜头衰减系数对原始RAW数据修正公式中的测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿；

S4、利用对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数补偿之后对应的RAW数据修正公式对实测目标的RAW数据进行修正；

S5、根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度。

2.如权利要求1所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于：所述步骤S1中，在红外测温设备开机运行至少一小时后再对RAW数据进行测量。

3.如权利要求1所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于：所述步骤S1中，测量标准镜头和加配扩展镜头下对应不同黑体温度的多组RAW数据；所述步骤S2中，计算各组RAW数据中标准镜头和加配扩展镜头下RAW数据的比值，取平均值作为镜头衰减系数。

4.如权利要求1所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于，所述RAW数据具体为Y16数据，所述Y16数据的测量方法如下：

红外测温设备的探测器接收辐射通量，经信号处理电路后，得到原始AD数据，对原始AD数据进行非均匀性校正后得到Y16数据。

5.如权利要求4所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于，所述对原始AD数据进行非均匀性校正的公式如下：

Y₁₆＝K·(X-B)

其中，K为探测器非均匀性系数，X为信号处理电路实时输出的原始AD数据，B为当红外测温设备观测的场景为均匀面时输出的原始AD数据。

6.如权利要求4所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于：所述步骤S3中原始RAW数据修正公式如下：

Y_{16_correct1}＝KF·(Y₁₆+ΔY_shutter+ΔY_len+Y_shutter)+b

ΔY_shutter＝K₂·ΔT_shutter

ΔY_len＝K4·ΔT_len

其中，Y_{16_correct1}为原始RAW数据修正公式修正后得到的Y16数据，KF、b为原始测温参数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，ΔT_shutter为快门的温度变化量，ΔT_len为镜头的温度变化量，Y_shutter为快门对应的Y16数据。

7.如权利要求6所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于：所述步骤S3中对测温参数、快门修正参数、镜头修正参数进行补偿如下：

KF'＝KF/γ

K2'＝K2

K4'＝K4

b'＝b

其中，KF、b为原始测温参数，K2为原始快门修正参数，K4为原始镜头修正参数，γ为镜头衰减系数，KF'、b'为补偿后的测温参数，K2'为补偿后的快门修正参数，K4'为补偿后的镜头修正参数。

8.如权利要求1所述的红外测温设备扩展镜头免校准测温方法，其特征在于，所述步骤S5中根据修正后的RAW数据得出目标对应的温度具体包括：

根据修正后的RAW数据以及预先获取的RAW数据与温度对应的定标曲线，获得目标对应的温度。

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