CN115773824B - 凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置，属于红外辐射测温技术领域。该方法包括：获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数；根据红外热像仪对被测物体进行温度测量得到第一物体绝对温度；根据相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正得到第一修正绝对温度；根据红外探测器的内参数、环境绝对温度和第一修正绝对温度得到初始发射率；根据第一面积参数、第二面积参数和初始发射率进行修正得到目标发射率；根据环境绝对温度、红外探测器的内参数、第一修正绝对温度和目标发射率进行修正得到第二修正绝对温度。本申请能够提高对凹陷结构物体的温度校正精度。

Description

凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置

技术领域

本申请涉及红外辐射测温技术领域，尤其涉及一种凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置。

背景技术

目前，以红外热像仪为代表的非接触测温设备以辐射测温技术作为测温途径，具有响应速度快、测温范围宽、对被测物无影响、测温精度高、可选择小面积测温等优点，因此能够在不同场景下满足更多的测温需求。然而，由于非接触测温设备受到与被测物体所成的视角、距离、大气透射率、大气温度等外在环境的影响，从而影响了非接触测温设备测得的温度数据的准确性。因此，非接触测温设备的精度相对于接触式测温方法，并未达到所需的要求，使得其发展受到了一定的限制。

相关技术对发射率、视角、距离等因素已做过相关的分析和研究，比如，在发射率测量中，由于发射率的测量结果对红外热像仪下的测温结果影响最大，而对于表面形状不同，如凹状的被测物，在不能使用接触式测温设备获取其真实温度的情况下，很难通过目前已知的校正公式计算出来这种被测物的准确温度；其次，视角因素对红外热像仪的测温精度有影响，但是根据已知的消除视角影响的校正公式均存在校正过大的情况。因此，如何简单有效地提高对凹陷结构物体的温度校正精度，是当前重要的研究问题。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置，能够提高对凹陷结构物体的温度校正精度，且计算过程更简单。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种凹陷结构物体的温度校正方法，包括：

获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，所述凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，所述第一面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，所述第二面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

根据红外热像仪对所述被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，所述红外热像仪包括红外探测器的内参数n；

根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度。

在一些实施例中，所述根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度，包括：

获取所述红外热像仪的光轴与所述被测物体构成的视角；

根据预设的定标距离确定所述被测物体的定标平面的面积；

根据所述视角和所述被测物体的测温距离确定所述被测物体的测温平面的面积；

获取所述红外热像仪的热像仪参数；

根据所述视角、所述定标距离、所述定标平面的面积、所述测温平面的面积、所述测温距离、所述热像仪参数和所述红外探测器的内参数n，得到所述相对误差函数；

根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到所述第一修正绝对温度。

在一些实施例中，所述热像仪参数包括入瞳直径、像距、物方焦距、像方焦距；

所述根据所述视角、所述定标距离、所述定标平面的面积、所述测温平面的面积、所述测温距离、所述热像仪参数和所述红外探测器的内参数n，得到所述相对误差函数，包括：

根据所述视角、所述定标距离、所述定标平面的面积、所述测温平面的面积、所述测温距离、所述红外探测器的内参数n、所述入瞳直径、所述像距、所述物方焦距和像方焦距，得到所述相对误差函数；

具体利用下述公式得到所述相对误差函数：

；

其中，表示所述被测物体在所述定标平面的表面绝对温度，表示所述被测物体在所述测温平面的表面绝对温度。

在一些实施例中，所述根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到所述第一修正绝对温度，包括：

获取所述被测物体的初始测量温度；

根据所述初始测量温度进行温度换算，得到所述第一物体绝对温度；

根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正，得到所述第一修正绝对温度；

具体利用下述公式得到所述第一修正绝对温度：

。

在一些实施例中，所述根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行发射率计算，得到初始发射率，包括：

根据候选测温器件对所述被测物体进行温度测量，得到第二物体绝对温度；

根据所述第一修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第二物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率。

在一些实施例中，所述根据所述第一修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第二物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率，包括：

对所述被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层；

根据所述红外热像仪和预设深度对包含所述喷漆涂层的所述被测物体进行温度测量，得到第三物体绝对温度；

根据候选测温器件和所述预设深度对包含所述喷漆涂层的所述被测物体进行温度测量，得到第四物体绝对温度；

根据所述相对误差函数对所述第三物体绝对温度进行温度修正处理，得到喷漆修正绝对温度；

根据所述喷漆修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第三物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率；

具体利用下述公式得到所述初始发射率：

。

在一些实施例中，所述根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率，包括：

获取所述第二面积参数对应的候选发射率；

当对所述被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层，根据所述初始发射率更新所述候选发射率；

根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和更新后的所述候选发射率进行发射率修正处理，得到所述目标发射率；

具体利用下述公式得到所述目标发射率：

。

在一些实施例中，所述根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度，包括：

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率，并利用下述公式对所述被测物体进行温度自修正处理得到所述第二修正绝对温度：

；

其中，用于表示所述相对误差函数。

本申请实施例的第二方面提出了一种凹陷结构物体的温度校正装置，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，所述凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，所述第一面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，所述第二面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

温度测量模块，用于根据红外热像仪对所述被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，所述红外热像仪包括红外探测器的内参数n；

温度修正模块，用于根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

发射率计算模块，用于根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

发射率修正模块，用于根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

温度自修正模块，用于对所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度。

在一些实施例中，所述温度自修正模块，用于对所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度，包括：

获取所述目标发射率，且

；

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率，并利用下述公式对所述被测物体进行温度自修正处理得到所述第二修正绝对温度：

；

其中，用于表示所述相对误差函数。

本申请实施例提出的一种凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置，其通过获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，该凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，第一面积参数用于表征被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，第二面积参数用于表征被测物体的凹陷腔内部的面积参数。然后，根据红外热像仪对被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，该红外热像仪包括红外探测器的内参数n。根据预设的相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度。之后，根据红外探测器的内参数n、环境绝对温度和第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率。根据第一面积参数、第二面积参数和初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率。最后，根据环境绝对温度、红外探测器的内参数n、第一修正绝对温度和目标发射率进行温度自修正处理，得到被测物体的第二修正绝对温度。本申请实施例根据相对误差函数对红外热像仪下被测物体的所造成的误差进行量化，能够得到更准确的第一修正绝对温度，同时根据凹陷结构物体的凹陷腔开口圆面的面积参数和凹陷腔内部的面积参数，以得到更准确的目标发射率，计算过程更简单，且提高了对凹陷结构物体的温度校正精度。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种凹陷结构物体的温度校正方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的被测物体的加热和等温线分布图的一种示意图；

图3是本申请实施例提供的凹陷结构物体的一种结构示意图；

图4是图1中步骤S1300的具体流程图；

图5是本申请实施例提供的被测物体与红外热像仪定标平面和光轴的位置关系示意图；

图6是本申请实施例提供的光学系统基本参数示意图；

图7是图4中步骤S4600的具体流程图；

图8是图1中步骤S1400的具体流程图；

图9是本申请实施例提供的被测物体在不同深度圆柱体凹陷腔的放大示意图；

图10是图8中步骤S8200的具体流程图；

图11是图1中步骤S1500的具体流程图；

图12是本申请实施例提供的对被测铝板表面均匀喷涂耐高温磨砂漆后的示意图；

图13是本申请实施例提供的红外热像仪与被测铝板在不同垂直距离下测量的热像图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

首先，对本申请中涉及的若干名词进行解析：

朗伯体：是指当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心，在整个半球空间内向四周各向同性地反射能量的现象，称为漫反射，也称各向同性反射，一个完全的漫射体称为朗伯体。

目前，自然界中的物理变化和化学变化都与温度有着紧密的联系，而在工业界，以重工业为代表的钢铁、煤炭等产业，以及数字、电子产品加工，都对准确测温有着极高的要求。以红外热像仪为代表的非接触测温设备以辐射测温技术作为测温途径，具有响应速度快、测温范围宽、对被测物无影响、测温精度高、可选择小面积测温等优点，即能够在不同场景下满足更多的测温需求。然而，由于非接触测温设备受到与被测物体所成的视角、距离、大气透射率、大气温度等外在环境的影响，从而影响了非接触测温设备测得的温度数据的准确性。因此，非接触测温设备的精度相对于接触式测温方法，并未达到理想的程度，使得其发展受到了一定的限制。之后，如何提高红外测温技术的测温精度成为了目前研究和努力的方向。

研究表明，红外热像仪是一种利用红外探测器将看不到的红外辐射转换成可见图像的被动热成像仪器，是用红外热成像镜头把物体的温度分布图像成像在传感器阵列上，从而获得物体空间温度场的全场分布，而红外热像仪就是一个全场分布探测系统。非接触测温是利用来自物体的辐射能、辐射亮度、颜色等进行测温的，温度敏感元件与不被测对象接触，而红外热像仪即属于非接触式测温，它是通过测量被测温度的物理参数来求得被测温度的，因此被各个领域广泛使用。然后，以单色测温仪、比色测温仪、红外热像仪为主的非接触式测温设备，测得的物体表面温度并不是其真实的物理温度，由于非接触测温设备受到物体表面亮度、颜色、形状和辐射特性的影响，会造成测温数据的偏差，往往需要知道物体表面的一个重要参数，即材料表面发射率，代入到红外热像仪中进行重新计算，才能得到尽可能真实的温度数据。而物体表面的发射率不仅与物体的组成成分、表面状态有关，还与其本身的温度有关，会随着被测物表面物理、化学性质变化而变化。而红外热像仪自身也会由于与被测所成的视角和距离，以及大气透射率、大气温度等外在环境影响，进而左右红外热像仪测得的温度数据的准确性。因此，提出补偿红外热像仪测温误差的量化模型和被测物表面发射率的重计算模型，对红外测温技术的发展尤为重要。

相关技术对发射率、视角、距离等因素已做过相关的分析和研究，比如，在发射率测量中，发射率是指物体表面单位面积热辐射通量与相同温度下黑体辐射出的热辐射通量的比值，是影响红外热像仪测温精度的主要因素。由于发射率的测量结果对红外热像仪下的测温结果影响最大，而对于表面形状不同，如凹状的被测物，在不能使用接触式测温设备获取其真实温度的情况下，很难通过目前已知的校正公式计算出来这种被测物的准确温度；其次，视角因素对红外热像仪的测温精度有影响，如红外热像仪的光轴与被测物到红外热像仪之连线的夹角即视角，同样会影响到红外热像仪的测温精度，一般来说，视角越大测温损失越大，但是根据已知的消除视角影响的校正公式均存在校正过大的情况。因此，如何简单有效地提高对凹陷结构物体的温度校正精度，是当前重要的研究问题。

基于此，本申请实施例的主要目的在于提出一种凹陷结构物体的温度校正方法及温度校正装置，能够提高对凹陷结构物体的温度校正精度，且计算过程更简单。

本申请实施例提供的一种凹陷结构物体的温度校正方法可应用于终端中，也可应用于服务器端中，还可以是运行于终端或服务器端中的软件。在一些实施例中，终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机或者智能手表等；服务器端可以配置成独立的物理服务器，也可以配置成多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以配置成提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器；软件可以是实现上述方法的应用等，但并不局限于以上形式。

本申请实施例可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费计算机设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

请参照图1，图1是本申请实施例提供的一种凹陷结构物体的温度校正方法的方法示意图。在本申请的一些实施例中，该凹陷结构物体的温度校正方法具体可以包括但不限于步骤S1100至步骤S1500。

步骤S1100，获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，第一面积参数用于表征被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，第二面积参数用于表征被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

步骤S1200，根据红外热像仪对被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，红外热像仪包括红外探测器的内参数；

步骤S1300，根据预设的相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

步骤S1400，根据红外探测器的内参数、环境绝对温度和第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

步骤S1500，根据第一面积参数、第二面积参数和初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

步骤S1600，根据环境绝对温度、红外探测器的内参数、第一修正绝对温度和目标发射率进行温度自修正处理，得到被测物体的第二修正绝对温度。

需要说明的是，对于高温表面缺陷物体即凹陷结构物体，常常使用红外热像仪进行近距离测温，即在同一测量距离下，红外热像仪的测温精度受限于物体表面发射率和反射率的准确度、环境温度、大气温度、大气透射率、测量角度即视角、距离等的影响。然而，同一测温距离下，不同凹陷处的测温精度受环境和大气影响较小。因此本申请从影响红外热像仪测温精度最显著的视角、距离和发射率测量三个因素进行分析，通过根据红外热像仪视角和距离对测量的温度进行修成得到第一修正绝对温度，再根据发射率对被加热的凹陷结构物体的表面缺陷处的温度进行修正，以得到被测物体表面的第二修正绝对温度。

在一些实施例的步骤S1100中，被测物体包括多个凹陷腔，且在对每个凹陷腔的测量温度进行自校正处理时，从传热学中辐射传热的原理出发，实现对凹陷结构物体的温度自校正。具体地，先获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，该环境绝对温度记为。例如，设定凹陷腔结构为圆柱体，则凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，第一面积参数用于表征被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，记为，即圆柱体凹陷腔上端的开口圆面；第二面积参数用于表征被测物体的凹陷腔内部的面积参数，记为，即圆柱体凹陷腔的筒壁展开后的长方形截面和筒底的圆面的整体。

在一些实施例的步骤S1200中，红外热像仪的光轴与被测物体到红外热像仪的连线的夹角即视角，会影响到红外热像仪的测温精度。根据红外热像仪对被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，记为，红外热像仪包括红外探测器的内参数。其中，红外探测器包含在红外热像仪中，是检测热辐射并转化为电信号的关键。

在一些实施例的步骤S1300中，由于红外热像仪的温度测量的精度受到视角、红外热像仪与被测物体的距离的音素，则需要对红外热像仪测量由于视角、距离等因素造成的温度损失进行修正。

示例性的，请参照图2，本申请所研究的被测物体可以为由铝6061制作而成的400*300*100立方毫米的长方体金属块210，将其放置在加热器220的加热台上进行加热，使其在空气中自由散热。当加热为50摄氏度时，可以得到长方体金属块210的等温线分布图230。如图3所示，由于本申请实施例所研究的被测物体为凹陷结构物体，则在该长方体金属块210的长方体铝板上打上了不同深度且相同孔径大小的圆柱体凹陷腔，得到带圆柱体凹陷腔长方体铝板310。其中，圆柱体凹陷腔的孔直径均为20毫米，且深度分别为3毫米、6毫米、9毫米、12毫米、15毫米、18毫米、21毫米、24毫米、27毫米、30毫米、33毫米、36毫米，并按顺时针和逆时针方向分别排布，相邻深度的圆柱体凹陷腔按椭圆等温线相隔一个凹陷腔排列，相邻圆柱体凹陷腔的圆心与退园等温线中心连线的夹角为15度。

需要说明的是，如图2、3所示，由于带圆柱体凹陷腔长方体铝板310在加热台上被加热时，在整个半球空间内向四周各向同性地反射能量，可以被看作是一个朗伯体，因此，红外热像仪光轴附近微小面积范围内的辐照度可以用如下公式（1）表示：

（1）

其中，表示物平面外被测物体在波长为处、温度为时的辐亮度，表示红外热像仪的光学系统的光透射率，表示红外探测器的内参数，表示像空间折射率，表示像方孔径角。

需要说明的是，由于通常情况下，物空间和像空间的折射率相等，即，则对公式（1）进行变换后得到公式（2）。

（2）

请参照图4，图4是本申请实施例提供的步骤S1300的具体的方法示意图。在本申请的一些实施例中，步骤S1300具体可以包括但不限于步骤S4100至步骤S4600。

步骤S4100，获取红外热像仪的光轴与被测物体构成的视角；

步骤S4200，根据预设的定标距离确定被测物体的定标平面的面积；

步骤S4300，根据视角和被测物体的测温距离确定被测物体的测温平面的面积；

步骤S4400，获取红外热像仪的热像仪参数；

步骤S4500，根据视角、定标距离、定标平面的面积、测温平面的面积、测温距离、热像仪参数和红外探测器的内参数，得到相对误差函数；

步骤S4600，根据相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度。

在一些实施例的步骤S4100中，首先，获取红外热像仪的光轴与被测物体到红外热像仪的连线构成的视角。

在一些实施例的步骤S4200和步骤S4300中，如图5所示，由于被测物体的测温点510与红外热像仪镜头的镜面520的位置关系有等于定标距离、小于定标距离、大于定标距离三种。假设在预设的定标距离为下的测温精度最高，即定标平面530到镜面520的直线距离为定标距离，且该被测物体的定标平面530的面积为，因此，镜面520在光轴与定标平面530交点Ο处的测温精度是最高的。然而，实际中，被测物体的测温点510可能位于小于定标距离或大于定标距离的平面，即测温平面包括第一测温平面540和第二测温平面550，第一测温平面540到镜面520的直线距离小于定标距离，第二测温平面550到镜面520的直线距离大于定标距离。因此，当被测物体的测温点510位于第一测温平面540，将该第一测温平面540的面积记为，且被测物体的测温点510到镜面520的测温距离记为。

在一些实施例的步骤S4400至步骤S4500中，如图6所示，当被测物体标记为，得到的像标记为,红外热像仪的光学系统610可以利用红外热成像镜头将被测物体620的红外辐射转换到红外焦平面阵列630上。其中，红外热像仪的热像仪参数包括入瞳直径、像距、物方焦距、像方焦距，还包括物方焦点和像方焦点,且红外热像仪的像方孔径角与红外热像仪光学系统的入瞳直径、物距即为被测物体620到红外热像仪的光学系统610的距离、像距、物方焦距、像方焦距有关，具体关系如下公式（3）所示。

（3）

需要说明的是，根据如公式（4）所示的几何光学的牛顿公式，并结合公式（3）和公式（4）对公式（2）进行变换，得到如下公式（5）所示。

（4）

（5）

需要说明的是，公式（3）至公式（5）中关于物距的选择可以适用于定标距离和测温距离。

需要说明的是，红外热像仪是将接受到的被测物体表面发射的辐射能转换为对应温度以实现测温的仪器。由于自然界中的标准黑体即发射率为1的物体是不存在的，被测物体的发射率通常都是小于1，即被测物体的反射率不等于0。由此可知，红外探测器所接收到的辐射能除了被测物体本身发出的辐射能外，还包括被测物体反射周围环境的辐射能和接收到的大气辐射能。因此，作用于红外热成像仪光瞳上的辐照度可以表示为如下公式（6）所示。

（6）

其中，用于表示被测物体的定标平面的面积，即为红外热像仪最小空间张角对应目标的可视面积；为被测物体到测量仪器的距离即物距；为被测物体表面光谱辐射亮度；为被测物反射的环境光谱辐射亮度；为大气的光谱辐射亮度；为被测物体表面绝对温度，为环境的绝对温度，为大气的绝对温度；为被测物体表面的发射率，为与波长有关的大气光谱透射率，为大气发射率。因此，的大小与红外热像仪的工作距离、工作角度都有关系，且在一定条件下，为一个常数。但是当被测物与红外热像仪的距离和角度都发改变时，红外热像仪的光学系统的工作条件会发生变化，的数值同样会发生相应变化，从而直接导致红外热像仪接收到的被测物辐照度的变化，进而造成测温数据受到影响，因此，的测量就显得尤为关键。

需要说明的是，红外探测器包含在红外热像仪中，红外探测器是检测热辐射并转化为电信号的关键，不同工作波段的红外热像仪所使用的红外探测器的材料也不一样，一般制冷型红外热像仪采用碲镉汞、碲化铟等材料，非制冷型红外热像仪采用氧化钒或者多晶硅的材料。

需要说明的是，根据公式（2）和公式（6）可知，红外热像仪接收到被测物体的总辐照度可用如下公式（7）表示。此外，对于处在辐射场中反射率为的朗伯漫反射体，无论辐射从何方向入射，它除了吸收(1-)的入射辐射能量之外，其他全部按朗伯余弦定律反射出去。因此，反射表面单位面积的辐射通量等于入射到表面单位面积上辐射通量的倍，则在同一波长下，辐射出射度与辐射亮度之间存在如下公式（8）所示的关系。

（7）

（8）

由普朗克定律可知黑体辐射能按波长分布，则黑体在接收波长为时的红外热像仪下的辐射出射度可用如下公式（9）表示。

（9）

其中，为被测物体的绝对温度，为第一辐射常量，为第二辐射常量。

根据公式（8）和公式（9）可知，被测物体表面光谱辐射亮度、被测物反射的环境光谱辐射亮度、大气的光谱辐射亮度可用如下公式（10）表示。

（10）

其中，表示被测物体的反射率，被测物体反射的环境反射率统一用表示，表示大气的反射率。

之后，红外探测器将辐照度在工作波段上进行积分，并被转换为与成正相关的电压信号，则红外探测器输出的电压信号可用如下公式（11）表示。并根据公式（7）和（10）对公式（11）进行替换，可得红外探测器光轴上的点电压为如公式（12）的形式。

（11）

（12）

其中，是红外探测器的最大灵敏度，是红外探测器的相对灵敏度，是单个探测元面积，[,]是红外热像仪的工作波段。

需要说明的是，假定被测物体的平面亮度是均匀的，并且轴外点没有渐晕现象出现，即轴外点与轴上点对应光束的截面积相等，则轴外点与光轴成视角的情况下，其光照度与轴上点光照度的关系可用如下公式（13）表示。

（13）

同时，根据公式（12）可以对公式（13）进行变换，得到红外探测器光轴外与光轴成视角时的输出电压的具体表示如公式（14）所示。

（14）

其中，为红外热像仪轴外点与光轴成视角时最小空间张角对应目标的可视面积，为被测物体到测量仪器的直线距离。

之后，根据普朗克辐射定律和斯提芬-玻尔兹曼定律，黑体的辐射力与其绝对温度的四次方成正比，如公式（15）所示。则同样，对于工作波段为的红外热像仪接收到的黑体的辐射出射度可以表示为如公式（16）所示。

（15）

（16）

其中，为黑体的辐射常数；为红外探测器的光谱响应度。由于不同的红外探测器随波长变化时有不同的光谱响应度，且由于随不同波段变化并不剧烈，因此可以将光谱响应度视作定值1。为被测物体的绝对温度，n是与红外探测器工作波段范围有关的常数，且不同工作波段下的探测器的n值是不一样的，C是一个常数。

需要说明的是，本申请所使用的红外热像仪可以采用工作波段为7.5~14μm，测温范围为253~923K的热像仪，K为温度单位开尔文。当对该红外热像仪在不同测温范围内的辐射力曲线进行拟合，可以得到该条件下的n值，且不同测温范围内的n值差异较大，以得到跟红外探测器工作波段相关的n值。此外，当选定的实验测温范围为273~573K，且在该温度范围下，均方误差MSE和决定系数是相对最优的，即可以取。

因此，结合上述推导公式、图5和图6，与图5中平面Ο点处的测温结果作比值，本申请可以得到在测温平面上、且与光轴成视角时测温的相对误差函数。由于红外热像仪接收到的辐射出射度与其输出电压值是成正比的，这里以输出电压作为中间度量，根据视角、定标距离、定标平面的面积、测温平面的面积、测温距离、热像仪参数和红外探测器的内参数n，可以得到相对误差函数具体如公式（17）所示。

（17）

其中，表示相对误差函数，表示被测物体在定标平面的表面绝对温度，表示被测物体在测温平面的表面绝对温度。

在一些实施例的步骤S4600，根据得到的公式（17）的相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度。

请参照图7，图7是本申请实施例提供的步骤S4600的具体的方法示意图。在本申请的一些实施例中，步骤S4600具体可以包括但不限于步骤S7100至步骤S7300。

步骤S7100，获取被测物体的初始测量温度；

步骤S7200，根据初始测量温度进行温度换算，得到第一物体绝对温度；

步骤S7300，根据相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正，得到第一修正绝对温度。

在一些实施例的步骤S7100至步骤S7300中，由于本申请实施例所采用的传热学中辐射传热的原理是以绝对温度即开氏温度为热力学研究基础。先根据红外测温仪获取被测物体的初始测量温度，该为在1标准大气压下测量得到的温度。然后，根据初始测量温度进行温度换算，即根据标准温度和开氏温度之间的换算过程，将初始测量温度的数值加上273，得到被测物体的第一物体绝对温度，该第一物体绝对温度为开氏温度。最后，如公式（18）所示，根据相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正，得到第一修正绝对温度。

（18）

需要说明的是，本申请实施例中的绝对温度都为开氏温度。

需要说明的是，由于第一修正绝对温度为开氏温度，将第一修正绝对温度的数值减去273，则可以得到经过视角和距离修正后的被测物体的准确测量温度，且该准确测量温度的单位是摄氏度。

在一些实施例的步骤S1400中，由于发射率也是影响红外热像仪测温精度的主要因素，红外热像仪在测温时默认被测物体的发射率为1。为了使本申请所采用的被测铝板的温度尽可能地准确，本申请在被测铝板的表面均匀地喷涂耐高温磨砂漆，使其发射率接近于1。

需要说明的是，喷漆法提高物体表面发射率适用于温度较高的目标，同时也适用于尺寸较小的目标，对于高温小型设备发射率的提高有着直接、便捷的功效，如制造业中，较小的芯片表面、管脚、不规则散热片、电容器顶端、LED芯片等凹凸处在红外热像仪下的准确测温，都可以使用这种方法提高其发射率，进而达到准确测温的目的。

需要说明的是，发射率是指物体的辐射力与其同温度下黑体辐射力的比值，其范围在0到1之间，高发射率的物体能够吸收更多的外来辐射。发射率由被测物本身的性质决定，与其材料属性、表面光洁度、颜色和形状均有关系。一般来说，不同材料的发射率是不同的，非金属材料的发射率一般比金属材料的发射率高，金属材料里铜的发射率一般比铝要高；表面光洁度也会影响到被测物表面的发射率，通常粗糙表面发射率比光洁表面高；表面颜色同样影响被测物发射率，以黑色为代表的的深色系表面的发射率比浅色系要高；而被测物表面形状更是影响到发射率的测量，如表面存在带孔洞、凹陷、凸起状等不平整规则的地方，往往要比表面平整部位的发射率要高，而这会直接带来温度测量的误差，导致孔洞、凹陷处的测温偏低。

请参照图8，图8是本申请实施例提供的步骤S1400的具体的方法示意图。在本申请的一些实施例中，步骤S1400具体可以包括但不限于步骤S8100和步骤S8200。

步骤S8100，根据候选测温器件对被测物体进行温度测量，得到第二物体绝对温度；

步骤S8200，根据第一修正绝对温度、环境绝对温度、第二物体绝对温度和红外探测器的内参数进行发射率计算，得到初始发射率。

在一些实施例的步骤S8100和步骤S8200中，由于发射率直接影响到红外热像仪测温的准确性，则获取被测物体表面的实际发射率对红外热像测温技术具有重要意义。本申请实施例可以采用双参考体法测量待测物体的初始发射率。首先，根据候选测温器件对被测物体进行温度测量，得到第二物体绝对温度，其中，该候选测温器件可以为另一种红外热像仪、热电偶或者比色测温仪等任一种器件，以测量待测物体的表面温度，得到第二物体绝对温度。然后，根据第一修正绝对温度、环境绝对温度、第二物体绝对温度和红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到初始发射率。本申请实施例将候选测温器件的测量结果第二物体绝对温度和第一修正绝对温度，分别作为辐射温度值和真实温度值进行发射率计算，得到初始发射率。

需要说明的是，对于红外热像仪测量被测物体的初始发射率的方法，还可以采用直接测量法、双温度测量法、环境辐射温度计算测量法等，在此不作具体限定。

需要说明的是，如图9所示，本申请实施例将圆柱体凹陷腔上端地开口圆面记为第一面积参数，将圆柱体凹陷腔的筒壁展开后的长方形截面和筒底的圆面的整体记为第二面积参数。对于相同孔径大小、不同深度的圆柱体凹陷，h表示圆柱体凹陷的深度，外来入射辐射在圆柱体凹陷腔内经过多次反射，每次反射后均被表面漫反射到其他方向，圆柱体高度与底面尺寸比值，即长径比越大，圆柱体凹陷腔内的反射次数就越多，该凹陷腔的辐射吸收率也就越大，而根据基尔霍夫热辐射定律可知，漫灰体对热辐射的吸收率都恒等于同温度下的发射率，因此，对于圆柱体凹陷腔的发射率随长径比的增大而增大。

需要说明的是，如图9所示，本申请实施例所要求得的圆柱体凹陷腔的整体的目标发射率。本申请使用红外热像仪910测量了如图3所示被测物体顺时针方向下9mm深度和逆时针方向30mm深度下的圆柱体凹陷左侧壁、右侧壁和凹陷底部中心点处的温度，如下表1所示。

表1

由表1可知，圆柱体凹陷的侧壁和底面的温差在0.2%以内，可以视作为一个等温面。图9所示的开口面均为直径为20mm的圆平面，且由于被加热体是自由散热状态，从其圆柱体凹陷腔的侧壁和底面通过开口面散失到周围空间中的辐射热量几乎全部被周围环境及空气所吸收，而由周围环境和空气返回到圆柱体凹陷内部的比例近乎为0。因此可以把每一处圆柱体凹陷腔的开口面当作一个假想的黑体表面，其温度则等于环境温度，这样就形成了由两个等温漫灰表面组成的封闭系统，两个等温漫灰表面被透热介质空气隔开进行辐射传热，两表面之间以电磁波的方式进行能量传递的热辐射过程，因此计算圆柱体凹陷处的发射率可以转化为计算该封闭系统的目标发射率。

请参照图10，图10是本申请实施例提供的步骤S8200的具体的方法示意图。在本申请的一些实施例中，步骤S8200具体可以包括但不限于步骤S1010至步骤S1050。

步骤S1010，对被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层；

步骤S1020，根据红外热像仪和预设深度对包含喷漆涂层的被测物体进行温度测量，得到第三物体绝对温度；

步骤S1030，根据候选测温器件和预设深度对包含喷漆涂层的被测物体进行温度测量，得到第四物体绝对温度；

步骤S1040，根据相对误差函数对第三物体绝对温度进行温度修正处理，得到喷漆修正绝对温度；

步骤S1050，根据喷漆修正绝对温度、环境绝对温度、第三物体绝对温度和红外探测器的内参数进行发射率计算，得到初始发射率。

在一些实施例的步骤S1010至步骤S1050中，本申请在被测物体进行加热前，已对其表面进行了均匀喷漆处理，即对被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层。根据红外热像仪和预设深度对包含喷漆涂层的被测物体进行温度测量，得到第三物体绝对温度。例如，当采用热电偶作为候选测温器件，为了得到被测物体的初始发射率，根据候选测温器件和预设深度对包含喷漆涂层的被测物体进行温度测量，得到第四物体绝对温度，该第四物体绝对温度为热电偶获取到的喷漆后的被测物体的绝对温度。由于红外热像仪采集到的温度数据易受到视角和距离因素影响，存在一定的温度偏差，则根据相对误差函数对第三物体绝对温度进行温度修正处理，得到喷漆修正绝对温度。最后，如公式（19）所示，根据喷漆修正绝对温度、环境绝对温度、第三物体绝对温度和红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到初始发射率。

（19）

需要说明的是，对于公式（19），假定第三物体绝对温度为红外热像仪获取到的被测喷漆铝板表面沿圆柱体凹陷腔所构成的等温线上深度为0mm处的绝对温度，则喷漆修正绝对温度是经过公式(17)消除视角、距离因素影响后的绝对温度；为热电偶获取到的被测喷漆铝板表面沿圆柱体凹陷腔所构成的等温线上深度为0mm处的绝对温度。

需要说明的是，对于相同孔径、不同深度的圆柱体凹陷腔，可以获取其在不同深度的圆柱体凹陷腔底部沿等温线上的绝对温度，并根据公式（19）求得初始发射率。

在一些实施例的步骤S1500中，本申请实施例根据第一面积参数、第二面积参数和初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率，即只需已知涂层处的发射率和凹陷处的几何表面积，与双参考体法需要已知实际温度、红外温度、红外参数等数值相比，本申请实施例的方法可以在已知较少参数的情况下，更准确地计算出凹陷结构物体凹陷处的发射率，能够有效提高对凹陷结构物体的温度校正精度，且计算过程更简单。

请参照图11，图11是本申请实施例提供的步骤S1500的具体的方法示意图。在本申请的一些实施例中，步骤S1500具体可以包括但不限于步骤S1110至步骤S1130。

步骤S1110，获取第二面积参数对应的候选发射率；

步骤S1120，当对被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层，根据初始发射率更新候选发射率；

步骤S1130，根据第一面积参数、第二面积参数和更新后的候选发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率。

需要说明的是，同时，在图9中展示了其中一个圆柱体凹陷腔的垂直纵向切面的具体结构，该圆柱体凹陷腔的凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，第一面积参数用于表征被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，即圆柱体凹陷腔上端的开口圆面；第二面积参数用于表征被测物体的凹陷腔内部的面积参数，即圆柱体凹陷腔的筒壁展开后的长方形截面和筒底的圆面的整体。

在一些实施例的步骤S1110至步骤S1130中，由于表面均是漫反射的，且在不同地点上向外发射的发射热流密度是均匀的，因此使用到角系数的概念。具体地，将面对面的角系数记作，将面对面的角系数记作，则由面和面的表面组成的漫灰封闭系统之间的辐射传热量的求解可由公式（20）所示。

（20）

其中，为面对面的辐射通量密度，为面对面的辐射通量密度，为面的发射率，为面的发射率，则公式（20）可以进一步转换为公式（21）。

（21）

需要说明的是，由于面和面两辐射传热的漫灰表面的角系数与其面积之间的关系满足，且本申请实施例的红外热像仪是垂直摆放在被测物体上方的，以面作为研究对象，则面对面的辐射传热量可再次进一步转换成如公式（22）的形式。

（22）

其中，为修正因子，其该修正因子是由于灰体表面不同于标准黑体表面，其吸收率是小于1的，因此投入到灰体表面上的辐射能的吸收不是一次完成的，要经过多次反射，则修正因子也可视作为两漫灰表面所组成的漫灰封闭系统的整体发射率，即本申请实施例对发射率修正后得到的目标发射率。

需要说明的是，在以面和面组成的封闭系统中，从任何一个表面发射出的辐射能必全部落到封闭系统的各表面上，面对面和对其自身的角系数关系为。在本申请实施例中，由于面为非凹表面的圆平面，则面对其自身的角系数，且根据公式（22）和关系，得到等于1。此外，由于面是等效出来的黑体圆平面，则其发射率等于1，则联立公式（21）、公式（22），并根据等于1和等于1，即根据第一面积参数、第二面积参数和更新后的候选发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率，具体如下公式（23）所示。

（23）

可以知道的是，本申请在求解圆柱体凹陷腔的目标发射率时，只与面的发射率、面与面的面积之比有关，即本申请实施例只需已知涂层处的发射率和凹陷处的几何表面积，与双参考体法需要已知实际温度、红外温度、红外参数等数值相比，本申请实施例的方法可以在已知较少参数的情况下，更准确地计算出凹陷结构物体凹陷处的发射率，能够有效提高对凹陷结构物体的温度校正精度，且计算过程更简单。

需要说明的是，对于面的发射率的测量，例如，图3所示的铝板表面打孔后，并将其表面均匀喷涂耐高温磨砂漆得到如图12的结构示意图，在进行被测物体顺时针方向或逆时针方向测量时，选择第一处凹陷作为起点，按照选择的方向进行测量，知道测到最后一处凹陷。图中的表示相邻凹陷的圆心与椭圆中心的夹角差值，a为被测物体上当前的等温线所构成的椭圆的长半径，b为被测物体上当前的等温线所构成的椭圆的段半径，则a为134毫米，b为96毫米。同时，将图12中铝板表面附着的喷漆涂层的发射率作为代入结果进行计算，喷漆涂层的发射率为，则。由此可以得到相同孔径大小、不同深度的被测加热体的理论发射率，例如，当表示深度为3mm处圆柱体凹陷腔的发射率，则；当表示深度为6mm处圆柱体凹陷腔的发射率，则，以此类推，到表示深度为36mm处圆柱体凹陷腔的发射率。

在一些实施例的步骤S1600中，红外热像仪接收物体的辐射后按照转化公式把辐射能计算成温度数值并显示，此时物体的发射率默认为1，为了得到物体的真实温度必须要对物体的表面发射率进行确定，通常在红外热像仪中物体的发射率与温度的关系用如下公式（24）表示。

（24）

其中，为消除影响红外热像仪测温精度的视角、距离和发射率测量三个因素后被测物体的绝对温度即第二修正绝对温度，为红外热像仪对被测物体的显示温度。根据公式（17）和（18）可知，消除掉红外热像仪因视角和距离因素造成的测温误差，得到第一修正绝对温度，为被测物体的表面发射率，为大气透射率，n为与红外探测器自身性质有关的红外探测器的内参数。根据公式（24）可以看出在红外热像仪内部的计算公式中，物体真实温度主要受发射率的影响，所以在实际测量中必须要得到材料精确的发射率才能得到尽可能准确的真实温度。

需要说明的是，大气透射率与大气的吸收有关，假设大气中有m种类型的吸收成分，为第i种吸收成分的透射率，是吸收系数，是大气的传输路径。因此，在近距离测温时，当距离足够小，可以认为，则公式（25）可以转换为如公式（25）所示。

（25）

需要说明的是，根据本申请的推导，由于凹陷表面的发射率与其几何结构和表层发射率密切相关，根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率，即结合公式（23）、公式（25）和得到对被测物体进行温度自修正处理的整体修正公式，如公式（26）所示，以得到第二修正绝对温度。

（26）

需要说明的是，本申请实施例中第一修正绝对温度用于表示消除红外热像仪下被测物体因视角和距离因素所造成的测温误差后的绝对温度，第二修正绝对温度用于表示对凹陷结构的被测物体的发射率修正后得到的绝对温度。在确定第二修正绝对温度之后，根据如下公式（27）所示，将第二修正绝对温度减去273，得到经过修正后被测物体准确的目标测量温度。

（27）

示例性的，通过对一个18*18*2(cm3)的长方体铝板作为参照对象，将其表面均匀喷涂磨砂耐高温漆，加热至60℃后，垂直放置在红外热像仪镜头下，此时红外热像仪看到的加热喷漆铝板如图13所示，图13中展示了红外热像仪与被测铝板在不同垂直距离下的热像图，包括100厘米、95厘米、90厘米、85厘米和80cm。其中，保持红外热像仪位置不变，即始终处于垂直于地面向下的状态，而铝板与红外热像仪在不同距离下，在红外热像仪中所成的热像图所占的像素数量也会不同，由此可以计算出不同距离下铝板在热像仪视野中所占的面积比例，进而计算出热像仪最小空间张角对应目标的可视面积，即公式(14)中的，而被测物体到测量仪器的距离是已知的。

本申请实施例在具体的实验验证得到，对图12中喷漆铝板不同深度处的圆柱体凹陷腔加热到不同温度，分别为50℃、100℃时，使用K型热电偶和热像仪分别测量不同凹陷处和沿等温线表面的温度，得到不同加热温度下的目标测量温度的数据。如下表2为加热至50℃时凹陷在不同深度处的红外热像仪和热电偶温度的数据；如下表3加热至100℃时凹陷在不同深度处的热像仪和热电偶温度。

表2

表3

需要说明的是，根据表2和表3可知，在不同加热温度下，喷漆铝板在不同深度的凹陷处，热像仪温度和热电偶测温是不同的，即与发射率设置和不同视角相对热像仪的视角有关。

本申请实施例需要对红外热像仪得到的温度数据消除视角因素的影响，即结合公式（17）和公式（18）可知，得到相对定标平面上光轴线交点Ο处的测温相对误差。由于热像仪镜头是始终垂直于地面放置的，已知热像仪镜头到被测物之间的距离是，而铝板上不同圆柱体凹陷腔距离等温线圆心的轴长也是已知的，则可以计算出每个圆柱体凹陷腔到红外热像仪的视角

需要说明的是，已知热像仪的定标距离，，为根据不同深度凹陷设定的斜边距，热像仪最小空间张角对应目标的可视面积，根据红外热像仪参数，工作波段：7.5μm~14μm，，像方焦距和物方焦距：，入瞳直径：。根据以上参数，可以得到如表4所示的不同深度凹陷与热像仪所成的视角对应的相对误差。

表4

此外，实验表明，将消除红外热像仪视角因素后的红外数据代入本申请实的整体温度自修正处理公式（26），同时将使用求凹陷处发射率的方法获得的凹陷处发射率代入上述公式(26)中，并根据公式（27）对得到的第二修正绝对温度进行温度调整，可以得到经过校正之后更准确的温度数据。如表5和表6所示，表5为加热至50℃时凹陷在不同深度处的热像仪和热电偶温度及修正温度，表6为加热至100℃时凹陷在不同深度处的热像仪和热电偶温度及修正温度。

表5

表6

由此可知，根据大量实验表明，本申请实施例所得到的整体温度校正公式（26），与热电偶测得的数据相比，温差均在0.4℃以内，验证了本申请的校正公式的准确性，也证明本申请所提出的校正公式对于红外热像仪下凹陷部位温度的修正是可靠的。

需要说明的是，根据工业界常用的双参考体法，计算被测物体表面喷漆涂层在不同加热温度下的发射率，即根据公式（19）可以得到如下表7所示的计算结果，表7为不同加热温度下表面涂层的发射率。

表7

需要说明的是，根据大量实验证明，本申请实施例采用的凹陷结构物体的温度校正计算出来凹陷出的发射率与用双参考体法计算出来的发射率差值最大为-0.009483202，且在加热至100℃时，本申请实施例计算出来凹陷出的发射率与用双参考体法计算出来的发射率差值最大为-0.003868759。因此，本申请实施例对目标发射率的计算只需已知涂层处的发射率和凹陷处的几何表面积，与双参考体法需要已知实际温度、红外温度、红外参数等数值相比，本申请可以在已知较少参数的情况下，计算出凹陷处的发射率，且计算准确率也可以得到保证。

本申请实施例对红外热像仪下被测物体因视角和距离因素所造成的的测温误差进行量化，得到了视角和距离与测温误差的关系表达式，如公式（17）和公式（18）。由于凹陷结构的被测物在红外热像仪下常常测温不准确，本申请实施例推导出了凹陷结构被测物发射率的计算公式，并证明了与计算发射率的传统方法相比，本申请的方法不仅所需知道的参数更少，如公式（23）所示，且与传统方法相比，本申请计算得到的发射率偏差均在0.01以内，得到了更准确的目标发射率。因此，对于表面为凹陷结构的被测物体，本申请实施例推导出如公式（26）的整体的温度校正公式，对于不同温度下的的凹陷表面被加热体，其温度得到了有效的校正，与用热电偶测得的真实温度相比均在0.4℃温差的范围之内。由此可知，本申请提出的一种凹陷结构物体的温度校正方法，能够提高对凹陷结构物体的温度校正精度，且计算过程更简单，此外，也通过大量实验验证了本申请修正方法的准确性和可靠性。

在一些实施例中，本申请的凹陷结构物体的温度校正装置用于执行上述任一实施例的凹陷结构物体的温度校正方法，该装置包括参数获取模块、温度测量模块、温度修正模块、发射率计算模块、发射率修正模块和温度自修正模块。

参数获取模块，用于获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，第一面积参数用于表征被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，第二面积参数用于表征被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

温度测量模块，用于根据红外热像仪对被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，红外热像仪包括红外探测器的内参数；

温度修正模块，用于根据预设的相对误差函数对第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

发射率计算模块，用于根据红外探测器的内参数、环境绝对温度和第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

发射率修正模块，用于根据第一面积参数、第二面积参数和初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

温度自修正模块，用于对环境绝对温度、红外探测器的内参数、第一修正绝对温度和目标发射率进行温度自修正处理，得到被测物体的第二修正绝对温度。

在一些实施例中，温度自修正模块具体包括：

获取目标发射率，且

；

根据环境绝对温度、红外探测器的内参数n、第一修正绝对温度和目标发射率，并利用公式（26）对被测物体进行温度自修正处理得到第二修正绝对温度。

本申请实施例的一种凹陷结构物体的温度校正装置用于执行上述实施例中的一种凹陷结构物体的温度校正方法，其具体处理过程与上述实施例中的一种凹陷结构物体的温度校正方法相同，此处不再一一赘述。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种凹陷结构物体的温度校正方法，其特征在于，所述方法包括：

获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，所述凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，所述第一面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，所述第二面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

根据红外热像仪对所述被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，所述红外热像仪包括红外探测器的内参数n；

根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度；

其中，所述根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度，包括：

获取所述红外热像仪的光轴与所述被测物体构成的视角；

根据预设的定标距离确定所述被测物体的定标平面的面积；

根据所述视角和所述被测物体的测温距离确定所述被测物体的测温平面的面积；

获取所述红外热像仪的热像仪参数；所述热像仪参数包括入瞳直径、像距、物方焦距、像方焦距；

根据所述视角、所述定标距离、所述定标平面的面积、所述测温平面的面积、所述测温距离、所述红外探测器的内参数n、所述入瞳直径、所述像距、所述物方焦距和像方焦距，得到所述相对误差函数；

具体利用下述公式得到所述相对误差函数：

 ；

其中，表示所述被测物体在所述定标平面的表面绝对温度，表示所述被测物体在所述测温平面的表面绝对温度；为所述被测物体到所述红外探测器的直线距离；

根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到所述第一修正绝对温度；

所述根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率，包括：

获取所述第二面积参数对应的候选发射率；

当对所述被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层，根据所述初始发射率更新所述候选发射率；

根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和更新后的所述候选发射率进行发射率修正处理，得到所述目标发射率；

具体利用下述公式得到所述目标发射率：

；

所述根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度，包括：

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率，并利用下述公式对所述被测物体进行温度自修正处理得到所述第二修正绝对温度：

。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到所述第一修正绝对温度，包括：

获取所述被测物体的初始测量温度；

根据所述初始测量温度进行温度换算，得到所述第一物体绝对温度；

根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正，得到所述第一修正绝对温度；

具体利用下述公式得到所述第一修正绝对温度：

。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行发射率计算，得到初始发射率，包括：

根据候选测温器件对所述被测物体进行温度测量，得到第二物体绝对温度；

根据所述第一修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第二物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第二物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率，包括：

对所述被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层；

根据所述红外热像仪和预设深度对包含所述喷漆涂层的所述被测物体进行温度测量，得到第三物体绝对温度；

根据候选测温器件和所述预设深度对包含所述喷漆涂层的所述被测物体进行温度测量，得到第四物体绝对温度；

根据所述相对误差函数对所述第三物体绝对温度进行温度修正处理，得到喷漆修正绝对温度；

根据所述喷漆修正绝对温度、所述环境绝对温度、所述第三物体绝对温度和所述红外探测器的内参数n进行发射率计算，得到所述初始发射率；

具体利用下述公式得到所述初始发射率：

。

5.一种凹陷结构物体的温度校正装置，其特征在于，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取被测物体的凹陷腔面积参数和环境绝对温度，所述凹陷腔面积参数包括第一面积参数和第二面积参数，所述第一面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔开口圆面的面积参数，所述第二面积参数用于表征所述被测物体的凹陷腔内部的面积参数；

温度测量模块，用于根据红外热像仪对所述被测物体进行温度测量，得到第一物体绝对温度，所述红外热像仪包括红外探测器的内参数n；

温度修正模块，用于根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度；

发射率计算模块，用于根据所述红外探测器的内参数n、所述环境绝对温度和所述第一修正绝对温度进行初始发射率计算，得到初始发射率；

发射率修正模块，用于根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率；

温度自修正模块，用于对所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度；

其中，所述温度修正模块，用于根据预设的相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到第一修正绝对温度，包括：

获取所述红外热像仪的光轴与所述被测物体构成的视角；

根据预设的定标距离确定所述被测物体的定标平面的面积；

根据所述视角和所述被测物体的测温距离确定所述被测物体的测温平面的面积；

获取所述红外热像仪的热像仪参数；所述热像仪参数包括入瞳直径、像距、物方焦距、像方焦距；

根据所述视角、所述定标距离、所述定标平面的面积、所述测温平面的面积、所述测温距离、所述红外探测器的内参数n、所述入瞳直径、所述像距、所述物方焦距和像方焦距，得到所述相对误差函数；

具体利用下述公式得到所述相对误差函数：

 ；

其中，表示所述被测物体在所述定标平面的表面绝对温度，表示所述被测物体在所述测温平面的表面绝对温度;为所述被测物体到所述红外探测器的直线距离；

根据所述相对误差函数对所述第一物体绝对温度进行温度修正处理，得到所述第一修正绝对温度；

所述发射率修正模块，用于根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和所述初始发射率进行发射率修正处理，得到目标发射率，包括：

获取所述第二面积参数对应的候选发射率；

当对所述被测物体的凹陷腔内部喷射预设的喷漆涂层，根据所述初始发射率更新所述候选发射率；

根据所述第一面积参数、所述第二面积参数和更新后的所述候选发射率进行发射率修正处理，得到所述目标发射率；

具体利用下述公式得到所述目标发射率：

；

所述温度自修正模块，用于对所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率进行温度自修正处理，得到所述被测物体的第二修正绝对温度，包括：

根据所述环境绝对温度、所述红外探测器的内参数n、所述第一修正绝对温度和所述目标发射率，并利用下述公式对所述被测物体进行温度自修正处理得到所述第二修正绝对温度：

。

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