CN115524013A - 一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法，具体涉及红外热成像领域，包括如下步骤：红外热像仪对测温目标进行温度测量，并获取当前红外热像仪自身温度；将红外热像仪对目标物体进行测温时的自身温度代入红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数；根据测量测量误差系数对红外热像仪当前测量的目标温度进行校正，从而获取测量目标的校正后测量值。进而能够解决现有的红外测温热像仪在开机后需等待一段时间自身温度才会稳定，并且在温度稳定后测得目标的温度才会准确可靠，使得无法随时快速的对目标物体进行测温，特别是在手持热像仪领域，这种状况大大影响手持热像仪的便捷性。

Description

一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法

技术领域

本发明涉及红外热成像技术领域，更具体地说，本发明涉及一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法。

背景技术

非制冷型手持红外热像仪开机后的一段时间内，电子器件工作功耗引起会引起热像仪整体结构温度上升，整体结构温度的上则会升引起探测器接收到的红外辐射能量的变化，最终表现为测得温度的变化和不准确，而此时对温度进行校正会由于红外热像仪内部电子器件工作功耗引起自身温度逐步上升造成温度测量不准确；

现有的红外测温热像仪在开机后需等待一段时间自身温度才会稳定，并且在温度稳定后使用红外测温热像仪测得目标的温度才会准确可靠，但这段等待时间造成了使用者需提前开机预热热像仪，无法随时快速的对目标物体进行测温，特别是在手持热像仪领域，这种状况大大影响手持热像仪的便捷性；

因此，本发明提出一种方案来解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法，通过在对目标进行测温时，获取热像仪当前温度，并根据预设温度与精确度关系，将热像仪当前温度代入确定测量误差大小，根据测量误差大小对热像仪当前测量的目标温度进行校正，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，包括如下步骤：

步骤S1、红外热像仪对测温目标进行温度测量，并获取当前红外热像仪自身温度；

步骤S2、将红外热像仪对目标物体进行测温时的自身温度代入红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数；

步骤S3、根据测量测量误差系数对红外热像仪当前测量的目标温度进行校正，从而获取测量目标的校正后测量值。

在一个优选地实施方式中，在步骤S2中，包括以下步骤：

步骤S21、确定红外热像仪所处的环境温度，并选择与红外热像仪所处的环境温度相对应的红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数；

步骤S22、判断红外热像仪的自身温度是否处于误差允许温度范围内；

若红外热像仪的自身温度处于误差允许温度范围内，则所测目标温度值即为准确值；

若红外热像仪的自身温度不处于误差允许温度范围内，则进行步骤S23；

步骤S23、将红外热像仪自身温度代入选择的温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数。

在一个优选地实施方式中，在步骤S21中，选择与红外热像仪所处的环境温度相对应的温度与测量误差拟合函数，具体的为，选择红外热像仪所处的环境温度处于环境温度等级标准下的哪一温度区间内，进而选择该温度区间对应的红外热像仪自身与测量误差拟合函数。

在一个优选地实施方式中，所述红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数由以下步骤获得；

设红外热像仪自身温度为t，测量误差系数为E；红外热像仪开机后自身升温过程中的温度分别用t₁、t₂、...、t_n表示，设各对应温度下的测量误差系数为e₁、e₂、...、e_n；则对其二者构建下列方程组：

式中，a₀、a₁、....、a_n为多项式的系数；

接着，令：

则红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数方程组可写为Ab＝f。

在一个优选地实施方式中，所述测量误差系数采用比例计算的模式；

设实际目标温度准确值为t_真，测量值为t_测，则

一种即插即用式手持热像仪，用于实现上述任意项所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，包括外壳，所述外壳内部设置有控制器、探测器以及内部温度传感器；所述外壳外部设置有环境温度传感器；所述控制器分别与探测器、内部温度传感器以及环境温度传感器电性连接；

所述探测器用于采集目标物体的红外辐射；

所述内部温度传感器用于采集红外热像仪的自身温度；

所述环境温度传感器用于采集红外热像仪所处的环境温度；

所述控制器内部有存储模块，用于记录各环境温度下红外热像仪自身温度与测量误差的拟合函数，并能够接收探测器、内部温度传感器以及环境温度传感器测量的数据，根据接收的目标物体测量温度、红外热像仪自身温度以及红外热像仪所处的环境温度计算出目标物体的准确温度。

本发明一种即插即用式手持热像仪及快速测温方法的技术效果和优点：

1、本发明在获取红外热像仪对测温目标的测量温度的同时获取此时相应的自身温度，进而通过红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数，能够拟合得出该自身温度下的测量误差系数，从而能够通过测量温度与测量误差系数求得测量目标的准确温度，解决了现有的红外测温热像仪在开机后需等待一段时间自身温度才会稳定，并且在温度稳定后测得目标的温度才会准确可靠，使得无法随时快速的对目标物体进行测温；

2、本发明在通过红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数，能够拟合得出该自身温度下的测量误差系数时，还考虑环境温度对自身温度变化的影响，具有多温度区间下的红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数，从而使获得测量误差系数更加准确。

附图说明

图1为本发明一种即插即用式手持热像仪快速测温方法流程图；

图2为本发明一种即插即用式手持热像仪整体结构示意图；

图3为本发明一种即插即用式手持热像仪内部结构示意图

附图标记为：10、外壳；20、控制器；30、探测器；40、内部温度传感器；50、环境温度传感器；60、显示器。

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

本发明一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，通过在对目标进行测温时，获取热像仪当前温度，并根据预设温度与精确度关系，将热像仪当前温度代入确定测量误差大小，根据测量误差大小对热像仪当前测量的目标温度进行校正，从而起到快速准确测温。

如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤S1、红外热像仪对测温目标进行温度测量，并获取当前红外热像仪自身温度。

具体的，本发明红外热像仪对目标物体进行测温时，无需等待红外热像仪进行开机预热，在对好角度后便能够直接对目标物进行红外测温，此时，红外热像仪还对自身机体温度进行检测，确定红外热像仪工作测温时的自身温度大小。

步骤S2、将红外热像仪自身温度代入温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数。

具体的，由于红外热像仪开机后，内部电子器件工作功耗引起自身温度逐步上升造成温度测量不准确，因此当使用红外热像仪时随着开机时间的增加，其自身温度也会随着增加造成测量误差，其温度的增长与误差存在一定的关系，存在拟合函数。当红外热像仪对目标物体测温时的自身温度代入上述拟合曲线从而能够计算获得测量误差。

步骤S3、根据测量测量误差系数对热像仪当前测量的目标温度进行校正，从而获取测量目标的校正后测量值。

进一步的，在步骤S2中，温度与测量误差的拟合包括如下步骤：

建立温度-误差相关模型，通过实验方法得到红外热像仪自身温度与误差的关系曲线，采用多项式拟合关系曲线。即采用多项式f(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_nxⁿ的形式进行拟合逼近。

具体的，设红外热像仪自身温度为t，测量误差系数为E。此时红外热像仪开机后自身升温过程中的温度分别用t₁、t₂、...、t_n表示，设各对应温度时的测量误差系数为e₁、e₂、...、e_n。则对其二者构建下列方程组：

式中，a₀、a₁、....、a_n为多项式的系数。

从而将红外热像仪自身温度依次固定在已选择的温度点[t₁、t₂、...、t_n]，并在每个温度下[t₁、t₂、...、t_n]记录红外热像仪测量温度与实际温度的测量误差系数[e₁、e₂、...、e_n]，t_n应小于等于红外热像仪自身升温后的稳定温度。

接着，令

则，红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数方程组可写为Ab＝f。

最后根据多项式及实验过程中记录的多个热像仪自身温度和测温误差，计算得出在不同热像仪自身温度条件下多项式的系数，并由系数构成系数矩阵。该矩阵为：

进而根据该系数矩阵，当获得红外热像仪对目标物体测温时的自身温度，即可算出对应温度的测量误差系数。从而根据测量误差系数算出目标物体的准确温度。

由于若直接在实现中计算准确温度与测量温度的相对误差，在进行函数拟合时，可能会造成拟合函数不够准确。因此，本发明测量误差系数采用比例计算的模式，设实际目标温度准确值为t_真，测量值为t_测，则

从而获得相应温度的测量误差系数后，通过简单运算即可获得目标的准确值。

实施例2

本发明实施例2与上述实施例的区别在于，上述实施例通过温度与测量误差的拟合函数确定对应开机升温期间对应温度的测量测量误差系数，从而计算出目标温度准确值。但再对温度与测量误差进行拟合时，在升温刚开始阶段以及升温最后阶段测量的误差均较小。因此，本实施例根据实际实验数据，将升温期间的温度进行分类，分为开始阶段、中间阶段以及末尾阶段，开始阶段与末尾阶段的划定，根据实际允许测量误差系数来设定，实际允许测量误差系数的具体数值根据实际需要确定，在此不作限定。当红外热像仪的自身温度处于开始阶段与末尾阶段时，不与测量误差进行拟合，即[t₁、t₂、...、t_n]为红外热像仪的自身温度的中间阶段。从而减少了红外热像仪开始阶段与末尾阶段的误差校正时间，进一步加快红外热像仪的测温速度。

实施例3

本发明实施例3与上述实施例的区别在于，上述实施例对于红外热像仪自身温度与测量误差拟合时，均只是处于相同环境温度下，事实上，不同的环境温度对热像仪的升温影响也并不相同，例如在高温环境与低温环境下，红外热像仪开机的升温跨度大小便有所不同，从而造成其对误差的影响也有所不同。

因此，本实施例对红外热像仪自身温度与测量误差在不同温度区间下进行多次拟合。设环境温度为T，则对将红外热像仪依次在不同的环境温度T下进行开机测温，从而获取不同的环境温度T下的温度与测量误差拟合函数，进而再对红外热像仪进行误差校正时，先对红外热像仪所处的环境温度T进行判断，并选择相应的环境温度T下的热像仪自身温度与测量误差拟合函数，在进行计算测量误差系数E。即在步骤S2中，包括以下步骤：

步骤S21、确定红外热像仪所处的环境温度，并选择与红外热像仪所处的环境温度相对应的温度与测量误差拟合函数。

步骤S22、判断红外热像仪的自身温度是否处于误差允许温度范围内，若红外热像仪的自身温度处于误差允许温度范围内，则所测目标温度值即为准确值，若红外热像仪的自身温度不处于误差允许温度范围内，则进行步骤S23。

步骤S23、将红外热像仪自身温度代入选择的温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数。

进一步的，由于环境温度T变化范围较大，难以对所有环境温度下的热像仪自身温度与测量误差均进行函数拟合。因此，再对不同环境温度T下的热像仪自身温度与测量误差进行拟合时，先对环境温度T进行分类。本发明根据GB/T6529标准对环境温度进行划分，如下表所示：

从而只要对上述温度下进行热像仪自身温度与测量误差的拟合，即可大致归类出所有环境温度T下的情况。在实际使用时，只要判断红外热像仪所处的环境温度处于上述哪一类温度下，调取该温度下的拟合曲线即可。

更进一步的，由于采用GB/T6529标准对环境温度进行划分后，每段温度均为一个温度区间，为了更有效地对选取代表该温度区间下的拟合曲线，本实施例选取该温度区间的中间值温度下的数据进行函数拟合。需要说明的是，对于极寒及极热的环境温度状态下，选取其端点值作为环境温度进行函数拟合，即选取-40℃与40℃。

实施例4

本发明实施例4与上述实施例的区别在于，本实施例介绍了一种即插即用式手持热像仪，其用于实现上述对于目标物体的快速测温。

具体的，如图2、图3所示，包括外壳10，所述外壳10内部设置有控制器20、探测器30以及内部温度传感器40；所述外壳10外部设置有环境温度传感器50；所述控制器分别与探测器30、内部温度传感器40以及环境温度传感器50电性连接。

所述探测器30用于采集目标物体的红外辐射；所述内部温度传感器40用于采集红外热像仪的自身温度，所述环境温度传感器50用于采集红外热像仪所处的环境温度，所述控制器20内部有存储模块，用于记录各环境温度下红外热像仪自身温度与测量误差的拟合函数，并能够接收探测器30、内部温度传感器40以及环境温度传感器50测量的数据，从而进行运算，计算出目标物体的准确温度。

进一步的，为了方便显示测量数据，所述红外热像仪还包括显示器60，其设置在外壳10表面。

需要说明的是，本发明对于拟合函数的确定在实际实验过程中的拟合运算，所述控制器20内部的存储模块均存储有各环境温度状态下的拟合函数。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC625D、AtmelAT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (6)

1.一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、红外热像仪对测温目标进行温度测量，并获取当前红外热像仪自身温度；

步骤S2、将红外热像仪对目标物体进行测温时的自身温度代入红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数；

步骤S3、根据测量测量误差系数对红外热像仪当前测量的目标温度进行校正，从而获取测量目标的校正后测量值。

2.根据权利要求1所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于：在步骤S2中，包括以下步骤：

步骤S21、确定红外热像仪所处的环境温度，并选择与红外热像仪所处的环境温度相对应的红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数；

步骤S22、判断红外热像仪的自身温度是否处于误差允许温度范围内；

若红外热像仪的自身温度处于误差允许温度范围内，则所测目标温度值即为准确值；

若红外热像仪的自身温度不处于误差允许温度范围内，则进行步骤S23；

步骤S23、将红外热像仪自身温度代入选择的温度与测量误差拟合函数中，计算出对应温度的测量误差系数。

3.根据权利要求2所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于：在步骤S21中，选择与红外热像仪所处的环境温度相对应的温度与测量误差拟合函数，具体的为，选择红外热像仪所处的环境温度处于环境温度等级标准下的哪一温度区间内，进而选择该温度区间对应的红外热像仪自身与测量误差拟合函数。

4.根据权利要求1所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于：所述红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数由以下步骤获得；

设红外热像仪自身温度为t，测量误差系数为E；红外热像仪开机后自身升温过程中的温度分别用t₁、t₂、...、t_n表示，设各对应温度下的测量误差系数为e₁、e₂、...、e_n；则对其二者构建下列方程组：

式中，a₀、a₁、....、a_n为多项式的系数；

接着，令

则红外热像仪自身温度与测量误差拟合函数方程组可写为Ab＝f。

5.根据权利要求1所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于：所述测量误差系数采用比例计算的模式；

设实际目标温度准确值为t_真，测量值为t_测，则

6.一种即插即用式手持热像仪，用于实现权利要求1-5任意项所述的一种即插即用式手持热像仪快速测温方法，其特征在于：包括外壳(10)，所述外壳(10)内部设置有控制器(20)、探测器(30)以及内部温度传感器(40)；所述外壳(10)外部设置有环境温度传感器(50)；所述控制器分别与探测器(30)、内部温度传感器(40)以及环境温度传感器(50)电性连接；

所述探测器(30)用于采集目标物体的红外辐射；

所述内部温度传感器(40)用于采集红外热像仪的自身温度；

所述环境温度传感器(50)用于采集红外热像仪所处的环境温度；

所述控制器(20)内部有存储模块，用于记录各环境温度下红外热像仪自身温度与测量误差的拟合函数，并能够接收探测器(30)、内部温度传感器(40)以及环境温度传感器(50)测量的数据，根据接收的目标物体测量温度、红外热像仪自身温度以及红外热像仪所处的环境温度计算出目标物体的准确温度。

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