RU2338167C1 - Method for luminance temperature measurement - Google Patents

Method for luminance temperature measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2338167C1
RU2338167C1 RU2007105320/28A RU2007105320A RU2338167C1 RU 2338167 C1 RU2338167 C1 RU 2338167C1 RU 2007105320/28 A RU2007105320/28 A RU 2007105320/28A RU 2007105320 A RU2007105320 A RU 2007105320A RU 2338167 C1 RU2338167 C1 RU 2338167C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filament
brightness
reference lamp
temperature
photodetector
Prior art date
Application number
RU2007105320/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Кузнецов (RU)
Александр Владимирович Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт промышленного телевидения "Растр"
Priority to RU2007105320/28A priority Critical patent/RU2338167C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2338167C1 publication Critical patent/RU2338167C1/en

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: method involves registration of object luminance by multielement matrix or linear photo receiver. In calibration mode incandescence current values of reference lamp are numbered in sequence and stored at moments of augmentation of measured signal swing difference for incandescent filament image of reference lamp and photosensitive surface cells of photo receiver screened by opaque mask, at given value. In measurement mode object temperature is defined by stored incandescence current value corresponding to measured signal swing difference for object image and screened photosensitive surface cells of photo receiver.
EFFECT: enhanced accuracy of luminance temperature measurement.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к яркостной пирометрии, и может быть использовано в телевизионных системах на базе ПЗС-камер для дистанционного измерения температуры объектов.The invention relates to measuring technique, namely to brightness pyrometry, and can be used in television systems based on CCD cameras for remote measurement of temperature of objects.

Известен способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркости нити накала и объекта, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра и яркость объекта регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону, его значения последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения выходного сигнала указанного фотоприемника на заданную величину, а в режиме измерения температуру объекта определяют по запомненной величине тока накала, соответствующей значению размаха выходного сигнала многоэлементного матричного или линейного фотоприемника (Патент РФ №2099674, кл. G01J 5/52, 1997).There is a method of measuring the brightness temperature of an object by the method of disappearing filament by comparing the brightness of the filament of a reference lamp and an object whose temperature is determined by the magnitude of the filament after equalizing the brightness of the filament and the object, the filament is supplied to the reference lamp only in the pyrometer calibration mode and the brightness of the object is recorded a multi-element matrix or linear photodetector, on the part of the photosensitive cells of which the image of the filament of the reference lamp is projected, the incandescent current of which is in calibration mode change according to a linear law, its values are sequentially numbered and stored at the instants of increment of the output signal of the specified photodetector by a predetermined value, and in the measurement mode, the temperature of the object is determined by the stored value of the glow current corresponding to the magnitude of the output signal of the multi-element matrix or linear photodetector (RF Patent No. 2099674 Cl. G01J 5/52, 1997).

Недостатком данного способа является недостаточная точность измерения яркостной температуры объекта вследствие погрешности в определении размаха сигнала, вызванной нестабильностью схем восстановления постоянной составляющей видеосигнала (схем фиксации уровня «черного»), присутствием в сигнале темновых токов и рядом других факторов, приводящих к нестабильности уровня, относительно которого измеряется размах сигнала (опорного уровня сигнала).The disadvantage of this method is the lack of accuracy in measuring the brightness temperature of the object due to an error in determining the signal amplitude caused by the instability of the recovery circuits of the DC component of the video signal (black level fixing circuits), the presence of dark currents in the signal, and a number of other factors leading to the instability of a level relative to which the signal swing (reference signal level) is measured.

Указанная погрешность, зависящая от уровня и распределения яркости по полю изображения, температуры окружающей среды, режимов работы фотоприемника, приводит к погрешности определения размаха сигнала от объекта и тем самым, снижает точность измерения его яркостной температуры.The indicated error, which depends on the level and brightness distribution over the image field, ambient temperature, and photodetector operating modes, leads to an error in determining the signal amplitude from the object and, thereby, reduces the accuracy of measuring its brightness temperature.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения яркостной температуры объекта за счет снижения погрешности определения размаха сигнала от объекта путем устранения влияния нестабильности опорного уровня сигнала на процесс измерения.The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measuring the brightness temperature of the object by reducing the error in determining the amplitude of the signal from the object by eliminating the influence of instability of the reference signal level on the measurement process.

Технический результат заявляемого решения выражен в повышении точности измерения яркостной температуры объекта. Это достигается за счет того, что размах сигнала от объекта определяется как разность измеренных значений размаха сигнала от элемента изображения объекта и размаха сигнала от затененного элемента фоточувствительной поверхности фотоприемника. Поскольку величина нестабильности опорного уровня сигнала входит в оба измеренных значения размаха сигнала как слагаемое, при определении указанной разности результирующая ошибка становится равной нулю.The technical result of the proposed solution is expressed in improving the accuracy of measuring the brightness temperature of the object. This is achieved due to the fact that the amplitude of the signal from the object is defined as the difference between the measured values of the amplitude of the signal from the image element of the object and the amplitude of the signal from the shaded element of the photosensitive surface of the photodetector. Since the magnitude of the instability of the reference signal level is included in both measured values of the signal span as a term, when determining the specified difference, the resulting error becomes equal to zero.

Для достижения технического результата предложен способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы пирометра и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркостей нити накала и объекта, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра и яркость объекта регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону. В режиме калибровки значения тока накала эталонной лампы последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения значения разности измеренных размахов сигналов от изображения нити накала эталонной лампы и от ячеек фоточувствительной поверхности фотоприемника, затененных наложенной на нее непрозрачной маской, на заданную величину. В режиме измерения температуру объекта определяют по запомненной величине тока накала, соответствующей значению разности измеренных размахов сигнала от изображения объекта и от затененных ячеек фоточувствительной поверхности фотоприемника.To achieve a technical result, a method for measuring the brightness temperature of an object by the method of disappearing filament by comparing the brightness of the filament of a pyrometer reference lamp and an object whose temperature is determined by the magnitude of the filament after equalizing the brightness of the filament and the object, the filament is supplied to the reference lamp only in calibration mode the pyrometer and the brightness of the object are recorded by a multi-element matrix or linear photodetector, on the part of the photosensitive cells of which the image of the filament is projected pubic lamp whose filament current calibration mode is changed linearly. In the calibration mode, the values of the incandescent current of the reference lamp are sequentially numbered and stored at incremented values of the difference in the measured signal spans from the image of the filament of the reference lamp and from the cells of the photosensitive surface of the photodetector, shaded by an opaque mask superimposed on it, by a predetermined value. In the measurement mode, the temperature of the object is determined by the stored value of the glow current corresponding to the difference between the measured signal spans from the image of the object and from the shaded cells of the photosensitive surface of the photodetector.

На чертеже представлено устройство для реализации способа, где приняты следующие обозначения:The drawing shows a device for implementing the method, where the following notation:

1 - объект измерения;1 - measurement object;

2 - пирометр;2 - pyrometer;

3 - оптическая система пирометра;3 - optical system of the pyrometer;

4 - ПЗС-матрица ТВ-камеры;4 - CCD matrix of a TV camera;

5 - непрозрачная маска;5 - opaque mask;

6 - ТВ-камера;6 - TV camera;

7 - эталонная лампа;7 - reference lamp;

8 - стабилизатор тока;8 - current stabilizer;

9 - узел микроконтроллера;9 - node microcontroller;

10 - канал связи;10 - communication channel;

11 - плата видеоввода персонального компьютера;11 - video capture card of a personal computer;

12 - персональный компьютер.12 - personal computer.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Измерение яркостной температуры объекта проводится путем сравнения разности размахов видеосигнала, сформированного фотоприемником, от объекта и от затененного участка фоточувствительной поверхности фотоприемника, с калибровочной зависимостью, связывающей величину указанной разности и яркостную температуру объекта.The brightness temperature of the object is measured by comparing the difference in the magnitude of the video signal generated by the photodetector from the object and from the shaded portion of the photosensitive surface of the photodetector, with a calibration dependence connecting the magnitude of the specified difference and the brightness temperature of the object.

Калибровочная зависимость формируется в режиме калибровки следующим образом (см. чертеж).The calibration dependence is formed in the calibration mode as follows (see drawing).

Изображение тела накала эталонной лампы 7, ток через которую стабилизируется на заданном уровне стабилизатором тока 8, управляемым узлом микроконтроллера 9, проецируется на фоточувствительную поверхность ПЗС-матрицы 4 ТВ-камеры 6, часть фоточувствительных ячеек которой затенена наложенной на поверхность ПЗС-матрицы 4 непрозрачной маской 5. ТВ-камера 6 формирует телевизионный сигнал, передаваемый по каналу связи 10 на вход платы видеоввода 11 персонального компьютера 12, в котором измеряется разность размахов выходного сигнала фотоприемника Uсигналаi от изображения тела накала эталонной пирометрической лампы, яркостная температура которого известна, и от затененных ячеек фоточувствительной поверхности ПЗС-матрицы 4 U0i. Измеренная разность запоминается в моменты ее приращения на заданную величину.The image of the filament body of the reference lamp 7, the current through which is stabilized at a predetermined level by a current stabilizer 8, controlled by the microcontroller assembly 9, is projected onto the photosensitive surface of the CCD matrix 4 of the TV camera 6, part of the photosensitive cells of which are obscured by an opaque mask applied to the surface of the CCD matrix 4 5. The TV camera 6 generates a television signal transmitted over the communication channel 10 to the input of the video capture card 11 of the personal computer 12, in which the difference in the amplitude of the output signal of the photodetector is measured U signal i from the image of the filament body of the reference pyrometer lamp, the brightness temperature of which is known, and from the shaded cells of the photosensitive surface of the CCD matrix 4 U 0i . The measured difference is remembered at the moments of its increment by a given value.

Сформированная калибровочная зависимость хранится в памяти компьютера в виде таблицы:The generated calibration dependence is stored in the computer memory in the form of a table:

(Uсигнала1-U01) соответствует яркостной температуре Тярк.1;(U signal 1 -U 01 ) corresponds to the brightness temperature T bright 1 ;

(Uсигнала2-U02) соответствует яркостной температуре Тярк.2;(U signal 2 -U 02 ) corresponds to the brightness temperature T bright 2 ;

............

(Uсигнала-U0N) соответствует яркостной температуре Тярк.N.(U signal -U 0N ) corresponds to the brightness temperature T bright.N .

В режиме измерения яркостной температуры эталонная лампа 7 выключена, изображение объекта измерения 1 проецируется оптической системой 3 на фоточувствительную поверхность ПЗС-матрицы 4 ТВ-камеры 6, часть фоточувствительных элементов которой затенена наложенной на поверхность ПЗС-матрицы 4 непрозрачной маской 5. ТВ-камера 6 формирует телевизионный сигнал, передаваемый по каналу связи 10 на вход платы видеоввода 11 персонального компьютера 12, в котором измеряется разность размахов сигнала от изображения объекта Uсигналаi и от затененных ячеек фоточувствительной поверхности ПЗС-матрицы 4 U0i. Яркостная температура объекта определяется путем сопоставления измеренной разности с калибровочной зависимостью.In the brightness temperature measurement mode, the reference lamp 7 is turned off, the image of the measurement object 1 is projected by the optical system 3 onto the photosensitive surface of the CCD matrix 4 of the TV camera 6, some of the photosensitive elements of which are obscured by an opaque mask applied to the surface of the CCD matrix 4. TV camera 6 generates a television signal transmitted through the communication channel 10 to the input of the video capture card 11 of the personal computer 12, in which the difference of the signal ranges from the image of the object U signal i and from the shaded cells is measured to the photosensitive surface of the CCD matrix 4 U 0i . The brightness temperature of the object is determined by comparing the measured difference with the calibration dependence.

Claims (1)

Способ измерения яркостной температуры объекта по методу исчезающей нити путем сравнения яркости нити накала эталонной лампы и объекта, температуру которого определяют по величине тока накала после уравнивания яркости нити накала и объекта, ток накала на эталонную лампу подают только в режиме калибровки пирометра и яркость объекта регистрируют многоэлементным матричным или линейным фотоприемником, на часть фоточувствительных ячеек которого проецируют изображение нити эталонной лампы, ток накала которой в режиме калибровки изменяют по линейному закону, отличающийся тем, что в режиме калибровки значения тока накала эталонной лампы последовательно нумеруют и запоминают в моменты приращения значения разности измеренных размахов сигналов от изображения нити накала эталонной лампы и от ячеек фоточувствительной поверхности фотоприемника, затененных наложенной на нее непрозрачной маской, на заданную величину, а в режиме измерения температуру объекта определяют по запомненной величине тока накала, соответствующей значению разности измеренных размахов сигнала от изображения объекта и от затененных ячеек фоточувствительной поверхности фотоприемника.A method for measuring the brightness temperature of an object by the method of disappearing filament by comparing the brightness of the filament of a reference lamp and an object whose temperature is determined by the magnitude of the filament after equalizing the brightness of the filament and the object, the filament current to the reference lamp is supplied only in the pyrometer calibration mode and the brightness of the object is recorded with a multi-element matrix or linear photodetector, on the part of the photosensitive cells of which the image of the filament of the reference lamp is projected, the incandescent current of which is changed in the calibration mode according to a linear law, characterized in that in the calibration mode the values of the filament current of the reference lamp are sequentially numbered and stored at incremental moments of the difference in the measured signal spans from the image of the filament of the reference lamp and from the cells of the photosensitive surface of the photodetector, shaded by an opaque mask applied to it, to a given value, and in the measurement mode the temperature of the object is determined by the stored value of the glow current corresponding to the value of the difference of the measured signal ranges from expressions shaded by the object and the photosensitive surface of the photodetector cells.
RU2007105320/28A 2007-02-12 2007-02-12 Method for luminance temperature measurement RU2338167C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105320/28A RU2338167C1 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Method for luminance temperature measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105320/28A RU2338167C1 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Method for luminance temperature measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2338167C1 true RU2338167C1 (en) 2008-11-10

Family

ID=40230401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007105320/28A RU2338167C1 (en) 2007-02-12 2007-02-12 Method for luminance temperature measurement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2338167C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11595602B2 (en) Image sensor post processing
TWI555402B (en) Image processing system with on-chip test mode for column adcs
US8098306B2 (en) Phase adjustment device, phase adjustment method and digital camera
JP5855035B2 (en) Solid-state imaging device
CN109155827B (en) High dynamic range imaging sensor array
US9154718B2 (en) Solid state imaging device
GB2435126A (en) EMCCD device with multiplication register gain measurement allowing realtime calibration of a camera in use.
JPS62236273A (en) Black level correcting circuit for video camera
JP6715922B2 (en) Infrared image sensor and infrared camera
US10996107B2 (en) Exponential model based uncooled infrared focal plane array readout circuit
RU2338167C1 (en) Method for luminance temperature measurement
KR20140134529A (en) Imaging apparatus and controlling method thereof
JPH11112884A (en) Method for correcting dark current of video camera device and video camera device using the method
US7084911B1 (en) Black level calibration method for imager with hysteresis comparison and adaptive step size
RU2338166C1 (en) Method for luminance temperature measurement
JP2009100380A (en) Imaging apparatus
RU2439510C1 (en) Determination of object brightness temperature
CN113906275B (en) Infrared shooting device
TW201236451A (en) Image sensor
Kao et al. Automatic sensor and mechanical shutter calibration for digital still cameras
RU87854U1 (en) IMAGE FORMING DEVICE
RU2407213C1 (en) Image forming device
JP4286101B2 (en) Offset suppression circuit for photodetector
RU2298884C2 (en) Method for correcting irregularities of matrix photo-receiving devices
JP2019213193A (en) Infrared imaging apparatus and program used for the same