本發(fā)明涉及紅外熱像儀，特別是一種將紅外熱像儀刻度函數(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量環(huán)境的自適應(yīng)修正方法。

背景技術(shù)：

紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件或熱敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。

紅外熱像儀刻度函數(shù)表征了紅外熱像儀采集到的數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系，是紅外測(cè)溫的必要基礎(chǔ)。目前，紅外熱像儀刻度函數(shù)通常在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中利用可控溫度的黑體進(jìn)行標(biāo)定。因此，紅外熱像儀刻度函數(shù)是在一定的環(huán)境條件下成立。當(dāng)環(huán)境條件改變，實(shí)驗(yàn)室所得紅外熱像儀刻度函數(shù)便不能適用，勢(shì)必影響測(cè)溫精度，因此需要依據(jù)實(shí)際測(cè)溫環(huán)境對(duì)刻度函數(shù)進(jìn)行修正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種將紅外熱像儀刻度函數(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量環(huán)境的自適應(yīng)修正方法，克服熱像儀刻度函數(shù)在環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)不能適用，勢(shì)必影響測(cè)溫精度的缺陷。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種將紅外熱像儀刻度函數(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量環(huán)境的自適應(yīng)修正方法，它包括如下步驟：

S1：采用可控溫度的黑體近距離標(biāo)定刻度函數(shù)，計(jì)算刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)g₀,g₁,...,g_n；

S2：獲取實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)；

S3：計(jì)算實(shí)驗(yàn)室參數(shù)與實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)的比值δ，計(jì)算修正后的刻度函數(shù)。

所述的步驟S1要計(jì)算刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)具體包括如下子步驟：

S11：在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，黑體放置于紅外熱像儀近焦距清晰成像處，并使黑體充滿圖像畫面，設(shè)此時(shí)黑體距離紅外攝像儀距離為d；

S12：使黑體溫度穩(wěn)定在某一溫度，記錄黑體溫度T₀、及黑體在該溫度下對(duì)應(yīng)的紅外熱像儀圖像輸出值G；

S13：調(diào)整黑體溫度，重復(fù)步驟S12，記錄多組黑體溫度及圖像輸出值；

S14：依據(jù)多組黑體溫度、及圖像輸出值，估計(jì)刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)g₀,g₁,...,g_n；

S15：記錄此次標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的參數(shù)。

所述的黑體溫度的取值范圍為[T_L,T_H]，在調(diào)整黑體溫度時(shí)，黑體溫度的步進(jìn)值為ΔT，共調(diào)整N次黑體溫度。

所述的步驟S12中，紅外攝像儀對(duì)黑體連續(xù)取M幀圖像，每幀圖像非均勻性校正后取平均，得到一幅均值圖像，將均值圖像全圖范圍內(nèi)像素求和取均值，得到紅外熱像儀圖像輸出值G。

所述的刻度函數(shù)記為G(T)，G(T)＝g₀+g₁T+g₂T²+...+g_nTⁿ，n為多項(xiàng)式階次，然后通過(guò)優(yōu)化估計(jì)算法得到刻度函數(shù)的參數(shù)g₀,g₁,...,g_n，同時(shí)在標(biāo)定過(guò)程中得到常數(shù)因子C。

所述的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的參數(shù)包括黑體與紅外攝像儀之間的距離d和熱像儀的工作參數(shù)。

所述的實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)包括輸入或通過(guò)設(shè)備測(cè)量得到的目標(biāo)距離d'和熱像儀的工作參數(shù)。

所述的修正后的刻度函數(shù)記為G'(T)，

G'(T)＝g'₀+g'₁T+g'₂T²+...+g'_nTⁿ，其中，g'₀＝g₀+(δ-1)C，g'_i＝δ·g_i。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種將紅外熱像儀刻度函數(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量環(huán)境的自適應(yīng)修正方法，根據(jù)實(shí)際測(cè)量環(huán)境參數(shù)(目標(biāo)距離、視窗、量程)等，修正紅外探測(cè)儀的刻度函數(shù)，克服了現(xiàn)有刻度函數(shù)僅適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的缺陷，同時(shí)算法簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、不額外增加硬件模塊、不增加功耗。

附圖說(shuō)明

圖1為修正方法流程圖；

圖2為刻度函數(shù)標(biāo)定流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種將紅外熱像儀刻度函數(shù)應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量環(huán)境的自適應(yīng)修正方法，它包括如下步驟：

S1：采用可控溫度的黑體近距離標(biāo)定刻度函數(shù)，計(jì)算刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)g₀,g₁,...,g_n；

S2：獲取實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)；

S3：計(jì)算實(shí)驗(yàn)室參數(shù)與實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)的比值δ，計(jì)算修正后的刻度函數(shù)。

如圖2所示，所述的步驟S1要計(jì)算刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)具體包括如下子步驟：

S11：在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，黑體放置于紅外熱像儀近焦距清晰成像處，并使黑體充滿圖像畫面，黑體與紅外熱像儀放置在同一水平位置上，黑體距離紅外熱像儀距離d＝10cm；

S12：使黑體溫度穩(wěn)定在某一溫度，記錄黑體溫度T₀及黑體在該溫度下對(duì)應(yīng)的紅外熱像儀圖像輸出值G，黑體溫度的取值范圍為[T_L,T_H]，黑體溫度范圍下限值T_L應(yīng)接近室溫，設(shè)為25℃；上限值T_H為120℃；紅外攝像儀對(duì)黑體連續(xù)取M幀圖像，每幀圖像非均勻性校正后取平均，得到一幅均值圖像，將均值圖像全圖范圍內(nèi)像素求和取均值，得到紅外熱像儀圖像輸出值G，一般連續(xù)取50幀圖像；

S13：調(diào)整黑體溫度，黑體溫度的步進(jìn)值ΔT為5℃，共調(diào)整N次黑體溫度，重復(fù)步驟S12，記錄多組黑體溫度及圖像輸出值；

S14：依據(jù)多組黑體溫度、及圖像輸出值，估計(jì)刻度函數(shù)表達(dá)式的系數(shù)g₀,g₁,...,g_n；

S15：記錄此次標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的參數(shù)。

所述的刻度函數(shù)記為G(T)，G(T)＝g₀+g₁T+g₂T²+...+g_nTⁿ，n為多項(xiàng)式階次，n取值4，然后通過(guò)優(yōu)化估計(jì)算法得到刻度函數(shù)的參數(shù)g₀,g₁,...,g_n，同時(shí)在標(biāo)定過(guò)程中得到常數(shù)因子C。

所述的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的參數(shù)包括黑體與紅外攝像儀之間的距離d和熱像儀的工作參數(shù)。

所述的實(shí)際測(cè)溫環(huán)境參數(shù)包括輸入或通過(guò)設(shè)備測(cè)量得到的目標(biāo)距離d'和熱像儀的工作參數(shù)。

所述的修正后的刻度函數(shù)記為G'(T)，根據(jù)實(shí)際目標(biāo)距離參數(shù)d'＝200cm、實(shí)驗(yàn)室參數(shù)d＝10cm修正刻度函數(shù)為G'(T)

G'(T)＝g'₀+g'₁T+g'₂T²+...+g'_nTⁿ，其中，g'₀＝g₀+(δ-1)C，g'_i＝δ·g_i。

采用本發(fā)明的方法修正后的刻度函數(shù)測(cè)溫結(jié)果更接近目標(biāo)真實(shí)溫度，測(cè)溫誤差減少。