CN208366471U - 一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及本实用新型提供了一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置，包括：位于密闭空间的标准黑体及靶标模块、标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器，位于密闭空间外的计算机控制处理模块和测试环境控制模块，所述标准黑体及靶标模块，包括：标准黑体和靶标，共同确定红外成像仪的最小可辨温差。本实用新型的装置能够自动采集红外成像仪的图像数据并计算最小可分辨温差，提高了工作效率，通过对成像质量的清晰度判别及四杆靶标对应的空间频率得出具有较高准确性的最小可辨温差结果，同时，本实用新型的测量结果不需要人工对红外成像仪图像质量进行评估，保证了测试结果的客观准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外成像仪性能参数测试技术领域，并且更具体地，涉及一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置。
背景技术
最小可分辨温差(minimum resolvable temperature difference，MRTD)是评价红外成像系统的一个重要参数，是评价温度分辨能力和空间分辨能力的主要参数。目前国际主流MRTD测量主要分为主观测量法和客观测量法，主观测量法采用由专业人员通过人眼观察方法，该方法虽然实用性较强，但受到观察者自身相关影响，导致测量结果的不确定性较大，可靠性重复性不高；客观测量法在测量NETD测试的基础上，通过采集红外成像仪视频输出调制传递信号函数MTF最终得出MRTD。
因此，需要一种自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置，以解决现有的测量结果不准确以及重复性不高的问题。
发明内容
根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置，其特征在于，所述装置包括:位于密闭空间的标准黑体及靶标模块、标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器，位于密闭空间外的计算机控制处理模块和测试环境控制模块，
所述标准黑体及靶标模块，包括：标准黑体和靶标，标准黑体位于靶标的后方，用于根据测试需要产生指定形状的红外辐射目标；
所述标准黑体温度控制器，分别与计算机控制处理模块和标准黑体及靶标模块相连接，用于根据温度控制指令控制标准黑体的温度，使得温差值满足预设温差阈值的标准，从而控制红外辐射目标的大小和清晰度；其中，所述温差值为标准黑体和靶标的温度差值；
所述平行光管，用于将所述标准黑体及靶标模块产生的红外辐射目标转变为平行光束；所述红外成像仪，与计算机控制处理模块相连接，用于根据所述平行光束产生四杆靶标的红外成像；
所述精密转台，与计算机控制处理模块相连接，用于根据转台控制指令精确调整红外成像仪的成像距离和角度；
所述计算机控制处理模块，包括：温度控制单元，用于发出所述温度控制指令；所述转台控制单元，用于发出所述转台控制指令；图像数据采集单元，用于采集红外成像仪产生的靶标的红外图像数据；最小可辨温差确定单元，与所述图像数据采集单元相连接，用于根据清晰的红外图像数据对应的不同的温差值确定红外成像仪的最小可辨温差；
所述测试环境控制模块，与所述温度传感器相连接，通过温度控制通道和密闭空间相连接，用于根据温度传感器的温度通过温度控制通道控制密闭空间的温度。
优选地，其中所述装置还包括：
光学平台，所述光学平台水平稳定无振动，用于承载密闭空间内的标准黑体及靶标模块，标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器。
优选地，其中所述装置还包括：
制冷泵，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度高于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行降温处理。
优选地，其中所述装置还包括：
制热模块，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度低于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行升温处理。
优选地，其中所述计算机控制处理模块，还包括：
曲线绘制单元，用于根据不同空间频率的靶标对应的最小可辨温差，绘制红外成像仪的最小可辨温差曲线。
本实用新型提供了一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置，包括：位于密闭空间的标准黑体及靶标模块、标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器，位于密闭空间外的计算机控制处理模块和测试环境控制模块，所述标准黑体及靶标模块，包括：标准黑体和靶标，标准黑体位于靶标的后方；所述标准黑体温度控制器，分别与计算机控制处理模块和标准黑体及靶标模块相连接；所述红外成像仪，与计算机控制处理模块相连接；所述精密转台，与计算机控制处理模块相连接；所述测试环境控制模块，与所述温度传感器相连接，共同确定红外成像仪的最小可辨温差。通过将靶标放置在标准黑体辐射源前，将红外成像仪的增益调到最大，通过计算机控制标准黑体温度控制器，设置较大的温差值使四杆靶标清晰成像；逐步降低四杆靶标和标准黑体的温差值，依次采集图像数据并做图像分割及四杆靶标的成像质量分析，分别确定第一温差值和第二温差值；最后利用所述第一温差值和第二温差值根据最小可辨温差计算公式确定红外成像仪的最小可辨温差。本实用新型能够自动采集红外成像仪的图像数据并计算最小可分辨温差，提高了工作效率，通过对成像质量的清晰度判别及四杆靶标对应的空间频率得出具有较高准确性的最小可辨温差结果，同时，本实用新型的测量结果不需要人工对红外成像仪图像质量进行评估，保证了测试结果的客观准确性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式：
图1为根据本实用新型实施方式的用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置100的结构示意图；
图2为根据本实用新型实施方式的用于红外成像仪的最小可分辨温差自动测试的装置的实例图；
图3为根据本发明实施方式的四杆靶标设计方案的示意图；
图4为根据本发明实施方式的四杆靶标理论成像图；
图5为根据本发明实施方式的N个独立区域经拟合后成像示意图；以及
图6为根据本发明实施方式的N个连通区域经拟合后成像示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本实用新型实施方式的用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置100的结构示意图。如图1所示，本实用新型的实施方式提供的用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置包括：位于密闭空间的标准黑体及靶标模块，标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器，位于密闭空间外的计算机控制处理模块和测试环境控制模块，能够自动采集红外成像仪的图像数据并计算最小可分辨温差，提高了工作效率，通过对成像质量的清晰度判别及四杆靶标对应的空间频率得出具有较高准确性的最小可辨温差结果，同时，本实用新型的测量结果不需要人工对红外成像仪图像质量进行评估，保证了测试结果的客观准确性。实用新型的实施方式提供的用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置100包括：位于密闭空间101的标准黑体及靶标模块102、标准黑体温度控制器103、平行光管104、红外成像仪105、精密转台106和温度传感器107，位于密闭空间外的计算机控制处理模块108和测试环境控制模块109。优选地，所述标准黑体及靶标模块102，包括：标准黑体1021和靶标1022，标准黑体位于靶标的后方，用于根据测试需要产生指定形状的红外辐射目标。
优选地，所述标准黑体温度控制器103，分别与计算机控制处理模块108和标准黑体及靶标模块102相连接，用于根据温度控制指令控制标准黑体的温度，使得温差值满足预设温差阈值的标准，从而控制红外辐射目标的大小和清晰度；其中，所述温差值为标准黑体和靶标的温度差值。
优选地，所述平行光管104，用于将所述标准黑体及靶标模块产生的红外辐射目标转变为平行光束。
优选地，所述红外成像仪105，与计算机控制处理模块108相连接，用于根据所述平行光束产生四杆靶标的红外成像。
优选地，所述精密转台106，与计算机控制处理模块相连接，用于根据转台控制指令精确调整红外成像仪的成像距离和角度。
优选地，所述计算机控制处理模块108，包括：温度控制单元1081，用于发出所述温度控制指令；所述转台控制单元1082，用于发出所述转台控制指令；图像数据采集单元1083，用于采集红外成像仪产生的靶标的红外图像数据；最小可辨温差确定单元1084，与所述图像数据采集单元相连接，用于根据清晰的红外图像数据对应的不同的温差值确定红外成像仪的最小可辨温差。
优选地，所述测试环境控制模块109，与所述温度传感器107相连接，通过温度控制通道和密闭空间相连接，用于根据温度传感器的温度通过温度控制通道控制密闭空间的温度。
优选地，其中所述装置还包括：
光学平台，所述光学平台水平稳定无振动，用于承载密闭空间内的标准黑体及靶标模块，标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器。
优选地，其中所述装置还包括：
制冷泵，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度高于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行降温处理。
优选地，其中所述装置还包括：
制热模块，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度低于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行升温处理。
优选地，其中所述计算机控制处理模块，还包括：
曲线绘制单元，用于根据不同空间频率的靶标对应的最小可辨温差，绘制红外成像仪的最小可辨温差曲线。
图2为根据本实用新型实施方式的用于红外成像仪的最小可分辨温差自动测试的装置的实例图。如图2所示，本实用新型实施方式的用于红外成像仪的最小可分辨温差自动测试的装置包括：屏蔽室、标准黑体及靶标(靶标为四杆靶标)、标准黑体温度控制器、平行光管、热像仪(即红外成像仪)、精密转台、光学平台、计算机控制处理模块、温度传感器和测试环境控制模块。
其中，标准黑体温度控制器，分别与计算机控制处理模块和标准黑体及靶标相连接，用于根据计算机控制处理模块中的温度控制单元的温度控制指令控制标准黑体的温度，使得温差值满足预设温差阈值的标准。标准黑体及靶标，用于根据需要产生指定形状的红外辐射目标。平行光管，用于将所述标准黑体及靶标产生的红外辐射目标转变为平行光束。热像仪，用于根据所述平行光束产生四杆靶标的红外成像。精密转台，与计算机控制处理模块相连接，用于精确调整热像仪的成像距离和角度。计算机控制处理模块，包括：温度控制单元，用于发出所述温度控制指令；转台控制单元，用于发出所述转台控制指令；图像数据采集单元，用于采集红外成像仪产生的靶标的红外图像数据；最小可辨温差确定单元，与所述图像数据采集单元相连接，用于根据清晰的红外图像数据对应的不同的温差值确定红外成像仪的最小可辨温差。屏蔽室，用于控制测试时的环境温度。测试环境控制模块，与温度传感器相连接，通过温度控制通道和密闭空间相连接，用于根据温度传感器的温度通过温度控制通道控制密闭空间的温度。光学平台，用于承载测试用的设备。四杆靶标如图3所示，对于每一杆靶标宽度为l，长度为7，靶标之间的间隔为l。
图4为根据本发明实施方式的四杆靶标理论成像图。图5为根据本发明实施方式的N个独立区域经拟合后成像图，其中黑色区域为实际成像图，虚线框为拟合后成像图。图6为根据本发明实施方式的N个连通区域经拟合后成像图，其中黑色区域为实际成像图，虚线框为拟合后成像图。
在利用红外成像仪的最小可分辨温差自动测试的装置确定最小可辨温差的步骤包括：
步骤1，通过将四杆靶标放置在标准黑体辐射源前，将红外成像仪的增益调到最大，控制标准黑体的温度使温差值满足预设温差阈值的标准，并采集当前温差值下的四杆靶标在红外成像仪的红外成像，其中，所述温差值为标准黑体和四杆靶标的温度差值，设置红外成像仪的增益为最大值。
步骤2，计算所述红外成像的子区域的最大熵阈值，并根据所述最大熵阈值根据所述最大熵阈值从所述红外成像中提取四杆靶标成像区域，提取所述四杆靶标成像区域的四个矩形区域的边界，根据边界上的所有的图像点确定所述红外成像的清晰度。
步骤3，判断所述红外成像的清晰度是否大于等于预设清晰度阈值，如果满足，则确定所述红外成像为清晰成像，并进入步骤4；否则，确定所述红外成像不是清晰成像，返回步骤1，直至所述红外成像的清晰度大于等于预设清晰度阈值。
步骤4，按照预设步长降低所述温差值，并依次计算所述四杆靶标在红外成像仪的第一成像图案的成像质量，直至所述第一成像图案的成像质量为所述清晰成像的成像质量的预设倍数，并记录当前的温差值为第一温差值；其中，所述预设倍数的取值范围为[0,1]。
步骤5，继续按照预设步长降低所述温差值，并依次计算所述四杆靶标在红外成像仪的第二成像图案的成像质量，直至所述第二成像图案的成像质量为所述清晰成像的成像质量的预设倍数，并记录当前的温差值为第二温差值；其中，所述预设倍数的取值范围为[0,1]。
步骤6，利用所述第一温差值和第二温差值根据最小可辨温差计算公式确定红外成像仪的最小可辨温差。
在此过程中，测试环境控制模块实时根据温度传感器的温度通过温度控制通道控制密闭空间的温度，设置预设倍数为3/4，预设清晰度阈值为0.8。
本实用新型能够自动采集红外成像仪的图像数据并计算最小可分辨温差，提高了工作效率，通过对成像质量的清晰度判别及四杆靶标对应的空间频率得出具有较高准确性的最小可辨温差结果，同时，本实用新型的测量结果不需要人工对红外成像仪图像质量进行评估，保证了测试结果的客观准确性。
已经通过参考少量实施方式描述了本实用新型。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本实用新型以上公开的其他的实施例等同地落在本实用新型的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (5)
1.一种用于自动确定红外成像仪的最小可辨温差的装置，其特征在于，所述装置包括:位于密闭空间的标准黑体及靶标模块、标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器，位于密闭空间外的计算机控制处理模块和测试环境控制模块，
所述标准黑体及靶标模块，包括：标准黑体和靶标，标准黑体位于靶标的后方，用于根据测试需要产生指定形状的红外辐射目标；
所述标准黑体温度控制器，分别与计算机控制处理模块和标准黑体及靶标模块相连接，用于根据温度控制指令控制标准黑体的温度，使得温差值满足预设温差阈值的标准，从而控制红外辐射目标的大小和清晰度；其中，所述温差值为标准黑体和靶标的温度差值；
所述平行光管，用于将所述标准黑体及靶标模块产生的红外辐射目标转变为平行光束；所述红外成像仪，与计算机控制处理模块相连接，用于根据所述平行光束产生四杆靶标的红外成像；
所述精密转台，与计算机控制处理模块相连接，用于根据转台控制指令精确调整红外成像仪的成像距离和角度；
所述计算机控制处理模块，包括：温度控制单元，用于发出所述温度控制指令；所述转台控制单元，用于发出所述转台控制指令；图像数据采集单元，用于采集红外成像仪产生的靶标的红外图像数据；最小可辨温差确定单元，与所述图像数据采集单元相连接，用于根据清晰的红外图像数据对应的不同的温差值确定红外成像仪的最小可辨温差；
所述测试环境控制模块，与所述温度传感器相连接，通过温度控制通道和密闭空间相连接，用于根据温度传感器的温度通过温度控制通道控制密闭空间的温度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
光学平台，所述光学平台水平稳定无振动，用于承载密闭空间内的标准黑体及靶标模块，标准黑体温度控制器、平行光管、红外成像仪、精密转台和温度传感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
制冷泵，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度高于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行降温处理。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
制热模块，通过温度控制通道与密闭空间相连接，与测试环境控制模块相连接，用于当密闭空间的温度低于预设阈值范围时，接收测试环境控制模块的启动指令，对密闭空间的温度进行升温处理。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机控制处理模块，还包括：
曲线绘制单元，用于根据不同空间频率的靶标对应的最小可辨温差，绘制红外成像仪的最小可辨温差曲线。
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| CN110530529A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-12-03 | 宋振铎 | 红外热成像设备的检测系统 |
| CN113639873A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 北京京东乾石科技有限公司 | 热红外相机测试方法、装置、测试设备、测试系统及介质 |
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