基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，包括光輻射調(diào)制裝置，配置為接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，且加載根據(jù)預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè)掩膜，將接收到的光輻射調(diào)制為多束第一光輻射和多束第二光輻射，并使多束所述第一光輻射沿第一路徑射出、多束所述第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出；布置在所述第一路徑上的第一濾光元件和第一探測(cè)裝置；布置在所述第二路徑上的第二濾光元件和第二探測(cè)裝置；溫度確定裝置以及圖像生成裝置。本申請(qǐng)還提供了基于該設(shè)備的系統(tǒng)。本實(shí)用新型將雙波長(zhǎng)測(cè)溫技術(shù)、調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)相結(jié)合，重建出待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像，其能夠廣泛地應(yīng)用在深空探測(cè)、遙感、材料檢測(cè)、夜視觀測(cè)等相關(guān)科技領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫 度場(chǎng)成像設(shè)備及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航空航天、冶金及汽車(chē)制造業(yè)等領(lǐng)域，常常需要對(duì)待測(cè)對(duì)象以及各種在線工件 進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)監(jiān)控，以最大限度地減少事故隱患、提高產(chǎn)品的安全性能及其質(zhì)量。沿用傳 統(tǒng)的接觸式測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，雖然精度高，但必須使探測(cè)器接觸待測(cè)對(duì)象?？墒窃谀承┨厥?的場(chǎng)合下（如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及高溫爐中的火焰進(jìn)行測(cè)溫時(shí))無(wú)法使用接觸式測(cè)溫儀，由此 產(chǎn)生了非接觸式測(cè)溫方法。紅外測(cè)溫方法就屬于一種非接觸式測(cè)溫方法，該方法通過(guò)檢測(cè) 物體表面發(fā)射的能量來(lái)測(cè)量溫度，具有測(cè)溫范圍廣、響應(yīng)速度快和不明顯破壞測(cè)溫度場(chǎng)等 特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)方面。
[0003] 紅外測(cè)溫方法主要基于黑體輻射理論，黑體是個(gè)理想化的物理模型，而自然界中 實(shí)際存在的物體(測(cè)溫對(duì)象），其吸收能力及輻射能力都比黑體小，稱為灰體。根據(jù)普朗克輻 射定律，一個(gè)絕對(duì)溫度為T(mén)的黑體，單位表面積在波長(zhǎng)h、λ 2 (&的附近單位波長(zhǎng))的間隔內(nèi)向 整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功率(簡(jiǎn)稱光譜輻射度)為Ε〇(λ，Τ)，而灰體的光譜輻射能量的計(jì) 算公式為:E(λ，T) = ε(λ，T)E()(λ，T)，其中ε(λ，T)為該灰體的輻射率。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中紅外測(cè)溫主要經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。
[0005] 第一階段:傳統(tǒng)的紅外測(cè)溫設(shè)備，一律按黑體的熱輻射定律來(lái)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方式假 設(shè)紅外測(cè)溫儀實(shí)際接收到的熱輻射是與被測(cè)物的光譜輻射能量Ε(λ，Τ)是成比例，故在使用 紅外測(cè)溫儀時(shí)，必須求出待測(cè)對(duì)象的輻射率ε(λ，Τ)數(shù)值，即進(jìn)行輻射率修正。遺憾的是，該 輻射率 ε(λ，Τ)與待測(cè)對(duì)象的材料、表面狀態(tài)、波長(zhǎng)，溫度以及輻射條件、環(huán)境因素等均有復(fù) 雜的關(guān)系，因而很難準(zhǔn)確測(cè)定ε (λ，Τ)，同時(shí)由于在某些情況下待測(cè)對(duì)象的輻射率隨溫度變 化太大，因而傳統(tǒng)紅外測(cè)溫儀還存在著較大的誤差。
[0006] 第二階段:科學(xué)家們?yōu)榻鉀Q傳統(tǒng)的紅外測(cè)溫設(shè)備存在的問(wèn)題，研究出了基于單波 長(zhǎng)窄帶濾波紅外測(cè)溫技術(shù)?？墒怯捎诖嬖谥T如水蒸氣等的周?chē)h(huán)境對(duì)紅外線的吸收，在很 大幅度上影響了單波長(zhǎng)紅外測(cè)溫的準(zhǔn)確性。
[0007] 第三階段:利用雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫技術(shù)來(lái)進(jìn)行紅外測(cè)溫。雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫 技術(shù)的原理為:利用黑體輻射曲線中相鄰兩個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的能量等比吸收的原理，在保證紅 外測(cè)溫高精度測(cè)量的基礎(chǔ)上，克服了環(huán)境對(duì)物體發(fā)射紅外線吸收造成的測(cè)量誤差。根據(jù)普 朗克輻射定律，一個(gè)絕對(duì)溫度為Τ的黑體，單位表面積在波長(zhǎng)&、\ 2(&的附近單位波長(zhǎng))的間 隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功率(簡(jiǎn)稱光譜輻射度)Ε〇(λ，Τ)，滿足下式的變化關(guān)系：
[0009] 其中，c為真空光速c = 2 · 99792458 X 108m/s;
[0010] h為普朗克常數(shù)，h = 6.62607004X10-34J · s;
[0011] k 為玻爾茲曼常數(shù)，k = 1 · 3806488 X 10-23J/K;
[0012] &為第一輻射常數(shù)，(：1 = 2地(32 = 3.741771790075259\10-16￥·!!!2;
[0013] C2為第二輻射常數(shù)，C2 = hc/k=1.4387770620391X 10-2m · K。
[0014] 而灰體的光譜輻射能量公式：
[0015] Ε{λ.Τ) = ε(λ.Τ)Ε{,(λ.Τ) = i：U.r)C,A~\er i! -l)"1
[0016] 其中，Εο(λ，Τ)為黑體發(fā)射的光譜輻射通量密度，λ為光譜輻射時(shí)的波長(zhǎng)，T為黑體 的絕對(duì)溫度，單位為K，ε (λ，T)為待測(cè)對(duì)象溫度為T(mén)，輻射波長(zhǎng)為λ時(shí)的輻射率，〇< ε (λ，T) < 1〇
[0017] 在經(jīng)典近似情況下，f 在紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫范圍內(nèi)滿足此條件，則Ε〇(λ， Τ)可近似簡(jiǎn)化為Wien公式：= 。
[0018] 若波長(zhǎng)為定值，則上式只與溫度有關(guān)，可改寫(xiě)為：
[0019] Eo(T)=Aoexp(Bo/T)
[0020] 其中，Ao = CW5, Bo = -c2/x，且仍然只適用于黑體。若將Ao和Bo視為可變參量A和B， 則可推廣到灰體的情況，則灰體的光譜輻射能量為：
[0021] E(T)=Aexp(B/T)〇
[0022] 不同于公式￡(ΛΠ 々:μ、Γ)(:μΛ丨-丨:f1的是，前者只需簡(jiǎn)單改變A和B參量 的值就可實(shí)現(xiàn)從黑體到灰體的修正，而無(wú)需確定復(fù)雜的輻射率函數(shù)ε(λ，Τ)。
[0023] 利用相鄰兩波長(zhǎng)等比吸收的原理。取2個(gè)波長(zhǎng)的吸收能量比作為溫度的函數(shù)，即可 避免由于水蒸氣等環(huán)境對(duì)紅外線吸收的因素而造成的測(cè)量誤差。
[0024] 現(xiàn)在分別取λ#Ρλ2,則有：
[0025] Ει(Τ)=Αι(λ1)θχρ(Βι(λ1)/Τ),
[0026] Ε2(Τ) =Α2(λ2)θχρ(Β2(λ2)/Τ)。
[0027] 上述兩式作比值得：
[0029]
f 因此，只要利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合確定Υ和V兩 個(gè)參數(shù)，即可獲得被測(cè)物體的溫度T與該比值X之間的關(guān)系。即，根據(jù)上述擬合系數(shù)Y和V， 可以得到此種環(huán)境下的該輻射體的溫度。
[0030] 圖1(a)示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備的示意圖。圖1(b)示出了 圖1(a)中調(diào)制盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1(a)和圖1(b)，該雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備的工作 方法是：
[0031] 待測(cè)對(duì)象發(fā)出的一束光輻射沿水平方向通過(guò)透鏡9射向反射鏡8,由反射鏡8將光 福射反射至分光鏡1(或二向色鏡）。分光鏡1將這束光福射進(jìn)行反射和透射，形成水平方向 上的反射的第一光輻射和垂直方向上的透射的第二光輻射。水平方向上的第一光輻射經(jīng)過(guò) 窄帶濾光片7濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λ:的光）。波長(zhǎng)為\:的光通過(guò)反射鏡6反 射為垂直方向后并射向帶有電機(jī)的調(diào)制盤(pán)5。垂直方向上的第二光輻射經(jīng)過(guò)反射鏡2反射后 形成水平方向上的第二光輻射，經(jīng)過(guò)窄帶濾光片3濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λ 2 的光）。波長(zhǎng)為λ2的光射向帶有電機(jī)的調(diào)制盤(pán)5。電機(jī)帶動(dòng)調(diào)制盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，波長(zhǎng)為12的光可 以通過(guò)調(diào)制盤(pán)5上的通孔(參見(jiàn)圖1(b))射向光敏傳感器4,波長(zhǎng)為h的光可以通過(guò)調(diào)制盤(pán)5 上的鏡面反射后射向光敏傳感器4。光敏傳感器4獲取波長(zhǎng)為λ#Ρλ2的光的能量，再經(jīng)過(guò)放大 電路、計(jì)算電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理生成待測(cè)對(duì)象的溫度，該溫度在顯示的設(shè)備上進(jìn)行顯示。
[0032] 本申請(qǐng)的發(fā)明人做了大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)利用該雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備測(cè)得的溫 度的精度盡管相對(duì)于單波長(zhǎng)紅外測(cè)溫設(shè)備有了明顯的提高，但仍然存在一定的誤差。本發(fā) 明人還發(fā)現(xiàn):一方面，雙波長(zhǎng)光輻射測(cè)溫的精度與光輻射分成的雙波的平均度成正比。即： 當(dāng)入射的光輻射分成的兩束光束的光子數(shù)或者能量越平均，其測(cè)溫的精度越高。另一方面， 該雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備測(cè)得的溫度的精度還受能量損失制約，如果光輻射在測(cè)量過(guò)程 中能量損失越大，測(cè)得的溫度的精度越低。本發(fā)明人根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)的理論，再對(duì)照現(xiàn)有技術(shù) 中雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備發(fā)現(xiàn)：
[0033] 分光鏡(或者二向色鏡）的反射或透射效率都不高，存在較大的能量損失，所以造 成后期測(cè)溫精度下降；
[0034]分光鏡透射和反射的第一光輻射和第二光輻射的光子數(shù)或者能量分配比例的區(qū) 間大約為[50%τ20%:50%±20%~50%不i0%:50%± 10%]，該比例離理想中的1:1的絕對(duì)等 分的差距很大，所以造成后期測(cè)溫精度下降。此外，雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備中的二向色鏡 依賴在光學(xué)平片的正反面鍍上不同的膜以實(shí)現(xiàn)濾光，如果需要選擇其它的波長(zhǎng)，則需要更 換整塊二向色鏡。所以雙波長(zhǎng)濾波紅外測(cè)溫設(shè)備測(cè)得的溫度的精度不高，且使用不太方便， 其適應(yīng)性不廣。
[0035] 盡管近年來(lái)科學(xué)家也提出了多波長(zhǎng)測(cè)溫方案，用于提高測(cè)溫精度，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 太多的波段也會(huì)導(dǎo)致發(fā)射率方程組的病態(tài)程度加深，不適合實(shí)際應(yīng)用。
[0036] 此外，紅外熱成像技術(shù)通常是運(yùn)用光電技術(shù)檢測(cè)物體輻射的特定波段的紅外線光 輻射，并在檢測(cè)到的紅外線光輻射能量與物體的表面溫度之間建立相應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而獲得物 體的紅外熱像圖。這種紅外熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，熱圖像上的不同顏色代 表被測(cè)物體的不同區(qū)域具有不同的溫度。
[0037] 傳統(tǒng)的紅外熱成像技術(shù)通常需要面陣探測(cè)器，其成像靈敏度受限于面陣探測(cè)器對(duì) 于單位像素的探測(cè)靈敏度，且面陣探測(cè)帶來(lái)了測(cè)量維度和測(cè)量數(shù)上的冗余，限制了其在暗 場(chǎng)環(huán)境下的應(yīng)用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0038] 本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)溫應(yīng)用場(chǎng)合窄、單波長(zhǎng)測(cè)溫輻射率難以 修正、誤差大、多波長(zhǎng)測(cè)溫結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳統(tǒng)雙波長(zhǎng)測(cè)溫靈敏度低、測(cè)量維度高、擴(kuò)展性差等缺 陷。
[0039] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè) 備，包括：
[0040] 光輻射調(diào)制裝置，配置為接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，且加載預(yù)設(shè)的多個(gè)掩膜，將接收 到的光福射調(diào)制為多束第一光福射和多束第二光福射，并使多束所述第一光福射沿第一路 徑射出、多束所述第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出，所述多個(gè)掩膜由矩陣Φ 變換生成；
[0041]布置在所述第一路徑上的第一濾光元件，配置為接收多束所述第一光輻射，并將 接收到的所述第一光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)λι的多束光；
[0042]布置在所述第二路徑上的第二濾光元件，配置為接收多束所述第二光輻射，并將 接收到的所述第二光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)λ2的多束光；
[0043]布置在第一路徑上的第一探測(cè)裝置，配置為接收所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)心的多束光 并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第一光電信號(hào)參量；
[0044]布置在第二路徑上的第二探測(cè)裝置，配置為接收所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)人2的多束光 并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第二光電信號(hào)參量；
[0045]溫度確定裝置，配置為接收來(lái)自所述第一探測(cè)裝置和所述第二探測(cè)裝置的多個(gè)所 述第一和第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)多個(gè)所述第一和第二光電信號(hào)參量與溫度的預(yù)定關(guān)系 確定出所述待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值；
[0046] 圖像生成裝置，配置為根據(jù)所述待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值以及所述待測(cè)對(duì) 象的二維圖像反演出所述待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像。
[0047] 本實(shí)施方式采用的光輻射調(diào)制裝置能夠加載根據(jù)預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè)掩 膜，并且能夠以加載每一個(gè)掩膜時(shí)測(cè)得的第一光電信號(hào)參量和第二光電信號(hào)參量為基礎(chǔ)， 獲得待測(cè)物體的二維紅外熱圖像。
[0048] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述光輻射調(diào)制裝置加載預(yù)設(shè)的多個(gè)掩膜，所 述第一探測(cè)裝置接收所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)1:的多束光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第一光電 信號(hào)參量，所述第二探測(cè)裝置接收所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)λ 2的多束光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多 個(gè)第二光電信號(hào)參量包括：
[0049] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ矩陣服從± 1二值分布時(shí)：
[0050] 將預(yù)設(shè)矩陣φ拆分為兩個(gè)互補(bǔ)的0-1矩陣Η+和Η一；
[0051]所述光輻射調(diào)制裝置加載由Η+矩陣的第i行或第i列H+1拉伸變換而得的掩膜，并且 所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射調(diào)制為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝 置將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量，所述第二探測(cè)裝置將所述 第二光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i-i;
[0052] 所述光輻射調(diào)制裝置加載由Η-矩陣的第i行或第i列Hi拉伸變換而得的掩膜，并且 所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置 將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量E 1(T)2l，所述第二探測(cè)裝置將所述第二 光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i;
[0053] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ服從± 1、0三值分布時(shí)：
[0054]將所述預(yù)設(shè)矩陣Φ拆分為兩個(gè)相互獨(dú)立的0-1矩陣H+和
[0055]所述光輻射調(diào)制裝置加載由H+矩陣的第i行或第i列H+1拉伸變換而得的掩膜，并且 所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置 將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量E 1(T)2l-1，所述第二探測(cè)裝置將所述第 二光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i-l;
[0056]所述光輻射調(diào)制裝置加載由Η-矩陣的第i行或第i列Hi拉伸變換而得的掩膜，并且 所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置 將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量E 1(T)2l，所述第二探測(cè)裝置將所述第二 光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i;
[0057] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ服從0-1分布時(shí)：
[0058] 所述光輻射調(diào)制裝置順序加載由預(yù)設(shè)矩陣Φ的每一行（或列)直接拉伸變換而得 的掩膜，并且所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述 第一探測(cè)裝置將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量E 1(T)1，所述第二探測(cè)裝 置將所述第二光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T) 1;
[0059] 其中，i = l，2,3,4......N，N為所述待測(cè)對(duì)象的總像素?cái)?shù)，所述預(yù)設(shè)矩陣Φ的階2k 多N。
[0060] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述溫度確定裝置根據(jù)如下的所述預(yù)定關(guān)系確 定所述待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值：
[0061] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣φ服從± 1二值分布時(shí)：
[0062] 所述溫度確定裝置根據(jù)￥11=￡1〇〇21_ 1-￡1〇〇21、結(jié)合數(shù)學(xué)模型^^①^，并利用矩陣 求逆方法計(jì)算出待測(cè)物體在波長(zhǎng)h下的二維圖像S 1;
[0063] 所述溫度確定裝置根據(jù)Υ)=Ε2(Τ)2Μ- Ε2(Τ)2ι、結(jié)合數(shù)學(xué)模型Y) = ?S2，并利用矩陣 求逆方法計(jì)算出待測(cè)物體在波長(zhǎng)λ2下的二維圖像&;
[0064] 所述溫度確定裝置根據(jù)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)h和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS^XiiSi./ &以及所述1' 1 = 8'/111(&/^'）確定出待測(cè)對(duì)象每個(gè)像素點(diǎn)的溫度值T1;
[0065] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ服從± 1、0三值分布時(shí)：
[0066] 所述溫度確定裝置根據(jù)Υ^Ε^Τ)^- EJTL、結(jié)合數(shù)學(xué)模型^^①^，并利用矩陣 求逆方法計(jì)算出待測(cè)物體在波長(zhǎng)λ?下的二維圖像S1;
[0067] 所述溫度確定裝置根據(jù)Υ)=Ε2(Τ)2Μ- Ε2(Τ)2ι、結(jié)合數(shù)學(xué)模型Y) = 〇S2，并利用矩陣 求逆方法計(jì)算出待測(cè)物體在波長(zhǎng)λ2下的二維圖像&;
[0068] 所述溫度確定裝置根據(jù)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)h和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS^XiiSi./ &以及所述1' 1 = 8'/111(&/^'）確定出待測(cè)對(duì)象每個(gè)像素點(diǎn)的溫度值T1;
[0069] 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ服從0-1分布時(shí)：
[0070]所述溫度確定裝置根據(jù)YkEKTh/EXTh、結(jié)合數(shù)學(xué)模型，并利用矩陣求 逆方法計(jì)算出待測(cè)物體的二維圖像S;
[0071] 所述溫度確定裝置根據(jù)待測(cè)對(duì)象的二維圖像S以及所述1'1 = 8'/11101/^'）確定出 待測(cè)對(duì)象每個(gè)像素點(diǎn)的溫度值Ti;
[0072] 其中，A'、B'為預(yù)設(shè)系數(shù)。
[0073] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述光輻射調(diào)制裝置包括:空間光調(diào)制器，配置 為根據(jù)預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè)掩膜，以將接收到的待測(cè)對(duì)象的光輻射調(diào)制為所述第一 光輻射和第二光輻射，并使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿不同于第一路徑的 第二路徑射出；控制元件，配置為控制所述空間光調(diào)制器依次加載由所述預(yù)設(shè)矩陣Φ變換 生成的多個(gè)掩膜。
[0074] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述空間光調(diào)制器為選自數(shù)字微鏡器件、光強(qiáng) 數(shù)字調(diào)制器或液晶光閥。
[0075] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述第一探測(cè)裝置為第一點(diǎn)探測(cè)器，所述第二 探測(cè)裝置為第二點(diǎn)探測(cè)器，并且
[0076] 所述基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備還包括布置在所述第一路徑上、位于 所述第一點(diǎn)探測(cè)器與所述空間光調(diào)制器之間的第一會(huì)聚元件，和布置在所述第二路徑上、 位于所述第二點(diǎn)探測(cè)器與空間光調(diào)制器之間的第二會(huì)聚元件，
[0077] 所述第一點(diǎn)探測(cè)器位于所述第一會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處；
[0078] 所述第二點(diǎn)探測(cè)器位于所述第二會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處。
[0079] 本實(shí)施方式采用兩個(gè)點(diǎn)探測(cè)器便完成了原本需要兩個(gè)面陣測(cè)溫器件才能完成的 工作，極大地降低了測(cè)量維度，大幅增加光通量，避免了紅外光通量在維度上的分配，而將 噪聲壓制在單像素水平，信噪比大幅提高。
[0080] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備 還包括：
[0081] 布置在所述第一路徑上、位于所述第一點(diǎn)探測(cè)器與所述空間光調(diào)制器之間的第一 光強(qiáng)衰減元件，和
[0082] 布置在所述第二路徑上、位于所述第二點(diǎn)探測(cè)器與空間光調(diào)制器之間的第二光強(qiáng) 衰減元件。
[0083]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述第一濾光元件和所述第二濾光元件為中心 波長(zhǎng)相差至少l〇nm的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片，所述第一窄帶濾光片和第二窄帶 濾光片的半高寬參數(shù)至少為10nm〇
[0084] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述光電信號(hào)參量包括光子數(shù)、電流值、電壓 值、電阻值中任意一種。
[0085] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述光輻射為紅外波段的光輻射。
[0086] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述第一和第二點(diǎn)探測(cè)器選自近紅外、中遠(yuǎn)紅 外、遠(yuǎn)紅外波段的外光電效應(yīng)探測(cè)器組、內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組、強(qiáng)光探測(cè)器組和弱光探測(cè)器 組中的任意一種，其中，
[0087] 所述外光電效應(yīng)探測(cè)器組包括：雪崩二極管、真空光電管、充氣光電管、光電倍增 管、變像管、像增強(qiáng)器、攝像管；
[0088] 所述內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:本征型光電導(dǎo)探測(cè)器、摻雜型光電導(dǎo)探測(cè)器、光磁 電效應(yīng)探測(cè)器、光生伏特探測(cè)器；
[0089] 所述強(qiáng)光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)光探測(cè)器；
[0090] 所述弱光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有計(jì)數(shù)器的弱光探測(cè)器。
[0091] 本實(shí)施方式提供的點(diǎn)探測(cè)器可以自由選擇各種類型以滿足各種需求，增強(qiáng)了產(chǎn)品 的通用性能，也便于后期的維護(hù)保養(yǎng)。本實(shí)施方式的成像設(shè)備適用于強(qiáng)熱輻射和弱熱輻射 條件，且在弱熱輻射條件下可達(dá)到單光子水平，其將傳統(tǒng)光學(xué)成像推廣到溫度場(chǎng)成像的范 疇，充分利用了高通量測(cè)量來(lái)獲得超過(guò)所采用的探測(cè)器件本身的靈敏度極限的系統(tǒng)成像靈 敏度(即超靈敏），并繼承了測(cè)量維度減少的優(yōu)勢(shì)。
[0092] 本實(shí)用新型還提供了一種基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)，包括：
[0093] 如上所述基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備以及定標(biāo)裝置，所述定標(biāo)裝置包 括溫度可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)光源，所述基準(zhǔn)光源配置為在一個(gè)定標(biāo)階段中，將調(diào)節(jié)成的不同溫度 的光輻射射向所述光輻射調(diào)制裝置，由所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射等分為第一 光輻射和第二光輻射，使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿不同于第一路徑的第 二路徑射出，以獲取多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)所述不同溫度與所述第一和第 二光電信號(hào)參量的計(jì)量值，確定出所述第一和第二光電信號(hào)參量與溫度的預(yù)定關(guān)系。
[0094]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一和 第二光電信號(hào)參量的預(yù)定關(guān)系為：
[0095] Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B，/Tdi)，
[0096] 其中，i為1至n的自然數(shù);A'、B'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Tdl為所述基準(zhǔn)光源發(fā)出的第i個(gè)溫度， Edl(T)i為第i次定標(biāo)時(shí)測(cè)得的波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，Ed2(T)i為第i次定標(biāo)時(shí) 測(cè)得的波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量。
[0097] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述定標(biāo)裝置還包括將基準(zhǔn)光源的光輻射轉(zhuǎn)化 為平行光輻射的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡。
[0098] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述定標(biāo)裝置還包括將所述擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡轉(zhuǎn)化 的平行光輻射射向所述光輻射調(diào)制裝置的分束器。
[0099] 本實(shí)用新型提供的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備及系統(tǒng)將雙波長(zhǎng)測(cè)溫 技術(shù)、調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)相結(jié)合，適用于雙波長(zhǎng)測(cè)溫領(lǐng)域。實(shí)用新型提供的基于編碼變換 的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備、系統(tǒng)及方法利用矩陣求逆方法或矩陣乘法反演出二維圖像，再 結(jié)合已知的擬合系數(shù)，確定二維圖像上每一個(gè)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度，最后重建出待測(cè)對(duì)象 的二維紅外熱圖像。憑借著顯著的優(yōu)勢(shì)，該設(shè)備、系統(tǒng)及方法將替代原有的成像技術(shù)，廣泛 地應(yīng)用在深空探測(cè)、遙感、材料檢測(cè)、夜視觀測(cè)等相關(guān)科技領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0100] 圖1(a)為現(xiàn)有技術(shù)中一種雙波長(zhǎng)測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0101]圖1(b)為圖1(a)中調(diào)制盤(pán)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0102] 圖2為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0103] 圖3(a)為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的DMD中多個(gè)微鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0104]圖3(b)為圖3(a)中兩片微鏡結(jié)構(gòu)不意圖；
[0105] 圖4為本實(shí)用新型另一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0106] 圖5為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0107] 圖6為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫方法的流程示意圖；
[0108] 圖7為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫方法的定標(biāo)步驟的流程示意 圖；
[0109] 圖8為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0110] 圖 9 為8 X 8的Hadamard 矩陣；
[0111] 圖10為本實(shí)用新型另一些實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0112] 圖11為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0113] 為了使實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例 對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解， 可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施 例是為了能夠更透徹的理解本實(shí)用新型，并且能夠?qū)⒈緦?shí)用新型的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng) 域的技術(shù)人員。
[0114] 參照?qǐng)D2,本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式提供了一種基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)。 該測(cè)溫設(shè)備包括:光輻射等分裝置2、第一濾光元件3-1、第二濾光元件4-1、第一探測(cè)裝置3- 4、 第二探測(cè)裝置4-4,以及分別與第一探測(cè)裝置3-4、第二探測(cè)裝置4-4連接的溫度確定裝置 5。 該測(cè)溫設(shè)備的各個(gè)部件的連接關(guān)系和處理光輻射的過(guò)程可以描述如下：
[0115] 待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈，圖中未進(jìn)行標(biāo)示）向光輻射等分裝置2發(fā)出光輻射 (例如紅外輻射、紫外輻射或者可見(jiàn)光）。光輻射等分裝置2接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，將接收 到的光輻射等分為第一光輻射和第二光輻射，并使第一光輻射沿第一路徑(如測(cè)溫設(shè)備的 左臂方向的路徑)射出、第二光輻射沿第二路徑(如測(cè)溫設(shè)備的右臂方向的路徑)射出。布置 在第一路徑上的第一濾光元件3-1接收所述第一光輻射，并將接收到的第一光輻射過(guò)濾為 波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λι的單波光）。布置在第二路徑上的第二濾光元件4-1接 收第二光輻射，并將接收到的第二光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光（例如波長(zhǎng)為λ 2的單 波光，其中λ^λ2不等，當(dāng)λ^λ2為相鄰波段的波長(zhǎng)時(shí)，效果最佳，因?yàn)楫?dāng)&與\ 2無(wú)限接近時(shí)， ει(λι,Τ)^ε2(λ2,Τ)，Μ：
[0116] Α' =Αι(λ!)/Α2(λ2) = (ει(λ!，Τ)&λ! 5)/(ε2(λ2，Τ)&λ2 4)~（λ!/λ2) 5，
[0117] Β7 =Β?(λι)-Β2(λ.2) =-〇2/λι-(-〇2/λ.2),
[0118] 但是，11與\2越接近，對(duì)探測(cè)器的靈敏度和準(zhǔn)確性的要求越高，另外考慮到環(huán)境噪 聲和探測(cè)器本征噪聲（如暗計(jì)數(shù)等)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)溫準(zhǔn)確性造成的較大影響，心與1 2在實(shí)際測(cè) 量中不可能無(wú)限接近，因而兩個(gè)輻射波長(zhǎng)下的輻射率￡1〇1，1')和 ￡2〇2，1')不可簡(jiǎn)單相消，而 需要通過(guò)定標(biāo)確定出預(yù)定關(guān)系。布置在第一路徑上的第一探測(cè)裝置3-4接收波長(zhǎng)為第一波 長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量。布置在第二路徑上的第二探測(cè)裝置4-4接 收波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量。溫度確定裝置5接收來(lái)自 第一探測(cè)裝置3-4和第二探測(cè)裝置4-4的第一和第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)所述第一和第二 光電信號(hào)參量與所述待測(cè)對(duì)象的溫度的預(yù)定關(guān)系確定出待測(cè)對(duì)象的溫度。
[0119] 在本實(shí)施例中，光輻射等分的含義是：將接收到的光輻射的光子數(shù)或者能量按 [50%T5?4c50%±5%~:50%:50%]的比例區(qū)間進(jìn)行分配。在本實(shí)施方式中，可以達(dá)到1:1的平均分配 的比例，此時(shí)，測(cè)溫的效果最佳。由此可知，本實(shí)施例的等分的比例[ 5·τ 5%:50% ± 5%~知％:50%] 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比現(xiàn)有技術(shù)中二向色鏡中光輻射分配的比例[50%Τ2()%:50%± 20% ~ 50%〒10%:5?%± 10%] 的平均度要高很多。由于測(cè)溫的精度隨著平均度的提高而提高，所以，本實(shí)施例測(cè)溫精度比 現(xiàn)有技術(shù)的精度要高很多。
[0120] 繼續(xù)參見(jiàn)圖2,溫度確定裝置5包括除法器5-1和計(jì)算元件5-2。其中，除法器5-1分 別與第一探測(cè)裝置3-4和第二探測(cè)裝置4-4連接。計(jì)算元件5-2與除法器5-1連接。除法器5-1 用于計(jì)算波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量ΕΚΤ)和波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參 量扮")之間的比值X。計(jì)算元件5-2用于根據(jù)第一和第二光電信號(hào)參量EKTWPEKT)與所述 待測(cè)對(duì)象的溫度的預(yù)定關(guān)系確定出待測(cè)對(duì)象的溫度。
[0121] 由此，本設(shè)備為運(yùn)算頻率較高、運(yùn)算重要程度高的比值運(yùn)算單獨(dú)提供除法器，使得 比值運(yùn)算與其它邏輯運(yùn)算區(qū)別開(kāi)來(lái)，優(yōu)化了測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)，減少了運(yùn)算錯(cuò)誤、縮短了運(yùn)算 的時(shí)間，提高了運(yùn)算精度。此外，這種硬件結(jié)構(gòu)也可以以軟件模塊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0122] 在本實(shí)施例中，溫度確定裝置根據(jù)如下的預(yù)定關(guān)系確定待測(cè)對(duì)象的溫度：
[0123] T = B，/ln(X/A，）
[0124] 其中，ΧζΕΚ?/ΕΜ?,Α'Β'為預(yù)設(shè)系數(shù)，T為待測(cè)對(duì)象的溫度，Ei⑴為第一光電 信號(hào)參量，E2(T)為第二光電信號(hào)參量。
[0125] 再次參見(jiàn)圖2,光輻射等分裝置包括:空間光調(diào)制器2-1和控制元件2-2。其中，空間 光調(diào)制器2-1根據(jù)預(yù)定控制將接收到的待測(cè)對(duì)象的光輻射等分為所述第一光輻射和第二光 輻射，并使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出。控 制元件2-2對(duì)所述空間光調(diào)制器進(jìn)行預(yù)定控制（例如通過(guò)加載掩膜(數(shù)字圖像處理中，掩模 為二維矩陣數(shù)組)為0-1矩陣中〇和1的數(shù)量來(lái)控制，該部分內(nèi)容下文還會(huì)繼續(xù)介紹）。
[0126] 在本實(shí)施例中，空間光調(diào)制器可以選用數(shù)字微鏡器件（Digital Micromirror Device，DMD)、光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制器或液晶光閥中的任意一種。因?yàn)镈MD)、光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制器或液 晶光閥均是現(xiàn)有的產(chǎn)品，因此，下面僅對(duì)DMD等量分配光輻射進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其余產(chǎn)品不再 贅述。
[0127] 圖3(a)示出了本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的DMD中多個(gè)微鏡結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(b)示 出了圖3(a)中兩片微鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0128] 參考如圖3(a)和圖3(b)，DMD包括多個(gè)微鏡和與所述多個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸 鏈，各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈可以根據(jù)預(yù)定控制將各個(gè)微鏡向預(yù)設(shè)方向（例如與垂直方向成+12度和-12度)翻轉(zhuǎn)，使得所述多個(gè)微鏡中的一半微鏡將接收到的待測(cè)對(duì)象的一半的光輻射沿第一 路徑射出，所述多個(gè)微鏡中的另一半微鏡將接收到的待測(cè)對(duì)象的另一半的光輻射沿不同于 第一路徑的第二路徑射出。
[0129] 在本實(shí)施例中，DMD可以選用市場(chǎng)上能夠獲得的TI (美國(guó)德州儀器)公司生產(chǎn)的型 號(hào)為DLP、!iO. 7XGA2XLVDS DMD的器件?？刂圃梢赃x用FPGA(可編程門(mén)陣列芯片），F(xiàn)PGA 型號(hào)為:Xilinx Virtex5application FPGA。
[0130] FPGA控制DMD進(jìn)行光輻射按預(yù)設(shè)比例的分配的原理如下：
[0131] DMD加電后，利用靜電吸附原理，DMD中多個(gè)微鏡可以呈現(xiàn)+12度和-12度(也有的是 + 10度和-10度)方向的偏轉(zhuǎn)。假設(shè)DMD有1000片的微鏡，當(dāng)500片微鏡翻轉(zhuǎn)為+12度，500片微 鏡翻轉(zhuǎn)為-12度時(shí)，此時(shí)射向DMD的一束光輻射就會(huì)反射為夾角為48度（12度X 2+12度X 2) 的等分的兩束光輻射。具體FPGA控制DMD中多少個(gè)的微鏡分別向+12度和-12度的偏轉(zhuǎn)，可以 通過(guò)加載掩膜(數(shù)字圖像處理中，掩模為二維矩陣數(shù)組)為0-1矩陣中0和1的數(shù)量來(lái)控制。例 如加載0時(shí)，微鏡翻轉(zhuǎn)為+12度，加載1時(shí)，微鏡翻轉(zhuǎn)為-12度。所以想要控制兩束光輻射的具 體比例（可以時(shí)任何比例，例如等分的50 % : 50 %，或者20 % : 80 % )，只需控制矩陣中0和1的 比例即可。因此，通過(guò)FPGA控制DMD可以實(shí)現(xiàn)將光輻射的光子數(shù)(或者光強(qiáng))進(jìn)行1:1等分。由 于DMD是現(xiàn)有產(chǎn)品，所以其更具體結(jié)構(gòu)在此不再贅述。
[0132] 圖4示出了本實(shí)用新型另一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。 該圖示出了幾種變形的實(shí)施方式。圖4所示的實(shí)施例是在上述圖2所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)之進(jìn) 行變形得出的。在此著重描述二者不同之處，二者相同或者相似之處不再贅述。
[0133] 圖4所示的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的第二種實(shí)施例為：
[0134] 該實(shí)施例是在圖2所示的第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加第一會(huì)聚元件3-3和第二會(huì)聚 元件4-3。該實(shí)施例的測(cè)溫設(shè)備的各部件之間的連接關(guān)系可以為：
[0135] 第一探測(cè)裝置3-4為第一點(diǎn)探測(cè)器，第二探測(cè)裝置4-4為第二點(diǎn)探測(cè)器。第一會(huì)聚 元件3-3布置在所述第一路徑上、位于所述第一點(diǎn)探測(cè)器與所述第一濾光元件之間。第二會(huì) 聚元件4-3布置在所述第二路徑上、位于所述第二點(diǎn)探測(cè)器與所述第二濾光元件之間。第一 點(diǎn)探測(cè)器3-4位于所述第一會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處。第二點(diǎn)探測(cè)器4-4位于第二會(huì)聚元件的光 焦點(diǎn)處。
[0136] 本實(shí)施例通過(guò)將點(diǎn)探測(cè)器布置在反射光線聚焦形成的焦點(diǎn)處，而不是布置在傳統(tǒng) 的焦平面后方的像平面(成像平面)處，不僅可以方便利用點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)光電信號(hào)參量，而 且可以增加點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)到的光子數(shù)，極大地增大了信號(hào)的強(qiáng)度，而將散粒噪聲降低到單 個(gè)像素的水平，大幅度提高了測(cè)量信噪比，提高了采集數(shù)據(jù)的精確程度，進(jìn)而大幅度提高了 測(cè)量溫度的靈敏度和精確度。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可以用于不同要求測(cè)溫場(chǎng)合，適用范圍廣。
[0137] 圖4所示的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的第三種實(shí)施例為：
[0138] 該實(shí)施例是在上述第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了布置在第一路徑上、第一濾光元件 3- 1和第一會(huì)聚元件3-3之間的第一光強(qiáng)衰減元件3-2,和布置在第二路徑上、第二濾光元件 4- 1和第二會(huì)聚元件4-3之間的第二光強(qiáng)衰減元件4-2。
[0139] 由此，本裝置通過(guò)設(shè)置光強(qiáng)衰減元件(例如中性密度濾光片)可以衰減光線的光電 信號(hào)參量，以防止強(qiáng)光對(duì)后續(xù)點(diǎn)探測(cè)器的損傷，提高了測(cè)溫精度，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
[0140] 圖4所示的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的第四種實(shí)施例為：
[0141] 在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加透鏡1，使得待測(cè)對(duì)象的光輻射進(jìn)入主光路，可以射 向光輻射等分裝置2。
[0142] 其中，第二實(shí)施例相對(duì)于第三實(shí)施例省去了第一光強(qiáng)衰減元件3-2和第二光強(qiáng)衰 減元件4-2,由此，光強(qiáng)衰減的作用也相應(yīng)消失，但相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，第二實(shí)施例仍然可以解 決技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)效果。第一實(shí)施例相對(duì)于第二實(shí)施例省去了第一會(huì)聚收件3-3 和第二會(huì)聚元件4-3。由此，會(huì)聚的作用也相應(yīng)消失，但相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，第一實(shí)施例仍然可 以解決技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)效果。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量精 度或者特殊需要對(duì)上述各元件進(jìn)行選擇配置，或者進(jìn)行多種組合配置。例如，在光強(qiáng)特別大 的情況下，可以設(shè)置多塊光強(qiáng)衰減元件。
[0143] 參照?qǐng)D4,下面介紹一優(yōu)選實(shí)施方式的測(cè)溫裝置的測(cè)溫的工作方式，其具體可以 是：
[0144]待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈，圖中未進(jìn)行標(biāo)示）的光輻射可以經(jīng)過(guò)透鏡1射向光 輻射等分裝置2。光輻射等分裝置2將接收的光輻射平均等分(將光子數(shù)和光輻射的能量平 均分配)反射為雙臂方向上的兩束光輻射。在雙臂中的左臂方向上分別布置有第一濾光元 件3-1、第一光強(qiáng)衰減元件3-2、第一會(huì)聚元件3-3和第一探測(cè)裝置3-4。第一束光輻射經(jīng)過(guò)第 一濾光元件3-1過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光，波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第一光強(qiáng)衰減元件 3-2進(jìn)行光強(qiáng)衰減，再經(jīng)過(guò)第一會(huì)聚元件3-3進(jìn)行會(huì)聚，第一探測(cè)裝置3-4在會(huì)聚的波長(zhǎng)為第 一波長(zhǎng)的光焦點(diǎn)所在的焦平面處接收波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的 光電信號(hào)參量。
[0145] 本設(shè)備左右對(duì)稱設(shè)置。同樣，在雙臂中的右臂方向上分別布置有第二濾光元件4-1、第二光強(qiáng)衰減元件4-2、第二會(huì)聚元件4-3和第二探測(cè)裝置4-4。第二束光輻射經(jīng)過(guò)第二濾 光元件4-1過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光，波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第二光強(qiáng)衰減元件4-2進(jìn) 行光強(qiáng)衰減，再經(jīng)過(guò)第二會(huì)聚元件4-3進(jìn)行會(huì)聚，第二探測(cè)裝置4-4在會(huì)聚的波長(zhǎng)為第一波 長(zhǎng)的光焦點(diǎn)所在的焦平面處接收波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電 信號(hào)參量。
[0146] 溫度確定裝置5分別接收第一探測(cè)裝置3-4和第二探測(cè)裝置4-4探測(cè)的波長(zhǎng)為第一 波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量和波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，并對(duì)所述待測(cè)對(duì)象進(jìn)行 測(cè)溫。
[0147] 在一些實(shí)施例中，為了使過(guò)濾后的單波的波長(zhǎng)不同，第一濾光元件和所述第二濾 光元件為中心波長(zhǎng)相差l〇nm以上的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片，所述第一窄帶濾光 片和第二窄帶濾光片的半高寬參數(shù)為l〇nm以上。
[0148] 因?yàn)楦鶕?jù)窄帶帶寬理論，窄帶濾光片越窄效果越好；中心波長(zhǎng)越接近越好。但是， 帶寬越窄，與窄帶濾光片配合使用的光電信號(hào)參量探測(cè)元件能探測(cè)到的熱輻射越少，外加 之中心波長(zhǎng)接近，對(duì)探測(cè)器的靈敏度和準(zhǔn)確性提出過(guò)高的要求，而且此時(shí)環(huán)境噪聲和探測(cè) 器本征噪聲（如暗計(jì)數(shù)等)也將對(duì)系統(tǒng)的測(cè)溫準(zhǔn)確性造成較大影響。所以，在衡量上述優(yōu)缺 點(diǎn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，選用的窄帶濾光片的半高寬FWHM-般應(yīng)在1 Onm以上，中心波 長(zhǎng)CWL-般相差10nm以上效果最佳。另外，本設(shè)備可以利用不同濾光元件(例如窄帶濾光片） 進(jìn)行濾波得到單波光，再將該單波光會(huì)聚收集成以供探測(cè)器檢測(cè)，降低了無(wú)關(guān)光的干擾，提 高了采集溫度的精度。
[0149] 在一些實(shí)施例中，所述光輻射為紅外線光輻射。
[0150] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二點(diǎn)探測(cè)器選自近紅外、中遠(yuǎn)紅外、遠(yuǎn)紅外波段的 外光電效應(yīng)探測(cè)器組、內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組、強(qiáng)光探測(cè)器組和弱光探測(cè)器組中的任意一種， 其中：
[0151] 所述外光電效應(yīng)探測(cè)器組包括：雪崩二極管、真空光電管、充氣光電管、光電倍增 管、變像管、像增強(qiáng)器、攝像管；
[0152] 所述內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:本征型光電導(dǎo)探測(cè)器、摻雜型光電導(dǎo)探測(cè)器、光磁 電效應(yīng)探測(cè)器、光生伏特探測(cè)器；
[0153] 所述強(qiáng)光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)光探測(cè)器；
[0154] 所述弱光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有計(jì)數(shù)器的弱光探測(cè)器。
[0155] 在一些實(shí)施例中，所述光電信號(hào)參量包括光子數(shù)、電流值、電壓值、電阻值中任意 一種。
[0156] 由此，點(diǎn)探測(cè)器可以自由選擇各種類型以滿足各種需求，增強(qiáng)了產(chǎn)品的通用性能， 也便于后期的維護(hù)保養(yǎng)。
[0157] 圖5示出了本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該 圖可以有幾種變形的實(shí)施方式。在此著重描述這些變形方式的不同之處，它們相同或者相 似之處不再贅述。
[0158] 圖5所示的基于光輻射的測(cè)溫系統(tǒng)的第一種實(shí)施例為：
[0159] 參照?qǐng)D5,該測(cè)溫系統(tǒng)包括:上述測(cè)溫設(shè)備和定標(biāo)裝置6。
[0160] 定標(biāo)裝置6可以包括溫度可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)光源6-1 (例如，可以提供不同功率的燈 泡）、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和分束器6-3。分束器6-3設(shè)置在待測(cè)對(duì)象7和透鏡1之間?；鶞?zhǔn)光源6-1、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和分束器6-3水平共線設(shè)置，擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2設(shè)置在基準(zhǔn)光源6-1和分 束器6-3之間。其中，基準(zhǔn)光源6-1用于在定標(biāo)階段將調(diào)節(jié)的不同溫度的光輻射射向光輻射 等分裝置2,并由光輻射等分裝置2將接收到的光輻射等分為第一光輻射和第二光輻射，使 第一光輻射沿第一路徑射出（如左臂方向路徑）、第二光輻射沿第二路徑(如右臂方向路徑） 射出，以獲取多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量，并確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一和 第二光電信號(hào)參量的預(yù)定關(guān)系。擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2用于將基準(zhǔn)光源的光輻射轉(zhuǎn)化為平行光 輻射。分束器6-3用于將擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡轉(zhuǎn)化的平行光輻射射向所述光輻射等分裝置。
[0161] 圖5所示的基于光輻射的測(cè)溫系統(tǒng)的第二種實(shí)施例為：
[0162] 在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上減少了分束器6-3,該分束器的功能隨之減少。但此實(shí)施 方式仍能解決技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。
[0163] 圖5所示的基于光輻射的測(cè)溫系統(tǒng)的第三種實(shí)施例為：
[0164] 在第二實(shí)施方式的基礎(chǔ)上減少了擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2,該擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡的功能隨之 減少。但此實(shí)施方式仍能解決技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。
[0165] 在上述實(shí)施方式中，所述確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一和第二光電信號(hào) 參量的預(yù)定關(guān)系為：
[0166] Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B，/Tdi)，
[0167] 其中，所述多個(gè)為η個(gè)，i為1至η的自然數(shù)；
[0168] Α'、Β'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Tdl為第i個(gè)基準(zhǔn)光源的溫度，EdKTh為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第一 波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，EddTh為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量。
[0169] 由此，本系統(tǒng)可以采用不同功率的標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，通過(guò)測(cè)得多組數(shù)據(jù)來(lái) 確定試驗(yàn)中的擬合系數(shù)。其中，擬合算法利用已知試驗(yàn)或者真實(shí)數(shù)據(jù)，然后尋找一個(gè)模型對(duì) 其規(guī)律進(jìn)行模擬的過(guò)程中，求取模型中未知參數(shù)的一個(gè)過(guò)程。以確保在后期的實(shí)際測(cè)溫過(guò) 程中根據(jù)該擬合系數(shù)獲取測(cè)得的溫度。本實(shí)施方式通過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，提高了 實(shí)際測(cè)溫的精度。此外，本實(shí)施方式利用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2將標(biāo)準(zhǔn)光源的光線變換成平行 光，減少了光線因?yàn)闀?huì)聚或者散射引起的誤差。利用分束器6-3可以最大程度的將標(biāo)準(zhǔn)光源 的光線全部傳遞至透鏡，提高了光線的傳遞效率。
[0170] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量精度或者特殊需要對(duì)上述各元件 進(jìn)行選擇配置，或者進(jìn)行多種組合配置。
[0171] 由此，本系統(tǒng)通過(guò)提供定標(biāo)裝置，可以在正式測(cè)溫之前，進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，從而制定 標(biāo)準(zhǔn)，使得后面的正式測(cè)溫可以參考試驗(yàn)測(cè)溫的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，調(diào)整測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)一 度調(diào)高了溫度的精度。
[0172] 本實(shí)施例的測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫的工作方式可以參照上述的測(cè)溫設(shè)備的描述。需要說(shuō) 明的是，在定標(biāo)的試驗(yàn)之前，將分束器6-3、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和標(biāo)準(zhǔn)光源2-1移入系統(tǒng)中，保 證分束器6-3的反射方向在透鏡1和DMD2-1主軸光路上，保證標(biāo)準(zhǔn)光源的光福射進(jìn)入系統(tǒng)的 主軸光路，且標(biāo)準(zhǔn)光源與待測(cè)對(duì)象7所在位置共輒，待定標(biāo)結(jié)束后再將分束器6-3、擴(kuò)束準(zhǔn)直 透鏡6-2和標(biāo)準(zhǔn)光源6-1移出系統(tǒng)。
[0173] 圖6為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于光輻射的測(cè)溫方法的流程示意圖。如圖6所 示，該方法包括以下步驟：
[0174] S601:利用光輻射等分裝置(可以利用圖2和圖4實(shí)施方式中的光輻射等分裝置)接 收待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈)的光輻射(例如紅外輻射、紫外輻射或者可見(jiàn)光)并直接將 接收到的光輻射等分(此處等分的概念可以參考上述測(cè)溫設(shè)備中等分的概念)為第一光輻 射和第二光輻射，并使第一光輻射沿第一路徑(如測(cè)溫設(shè)備的左臂方向的路徑)射出、第二 光輻射沿第二路徑(如測(cè)溫設(shè)備的右臂方向的路徑)射出；
[0175] S602:在上述的左臂方向的路徑上接收第一光輻射，并將其過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波 長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λι的單波光）；
[0176] S603:在上述的右臂方向的路徑上接收第二光輻射，并將其過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波 長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λ2的單波光）；
[0177] S604:在上述的左臂方向的路徑上接收波長(zhǎng)為λ:的單波光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第 一光電信號(hào)參量Ει(Τ);
[0178] S605:在上述的右臂方向的路徑上接收波長(zhǎng)為λ2的單波光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第 二光電信號(hào)參量Ε2(Τ);
[0179] S606:根據(jù)所述第一和第二光電信號(hào)參量E1(T)和E2(T)與溫度的預(yù)定關(guān)系確定出 待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈)的溫度。
[0180] 在本實(shí)施例中，所述溫度確定裝置根據(jù)如下的預(yù)定關(guān)系確定待測(cè)對(duì)象的溫度：
[0181] Τ = Β，/1η(Χ/Α，）
[0182] 其中，ΧζΕΚ?/ΕΜ?,Α'Β'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Τ為待測(cè)對(duì)象的溫度，Ei⑴為第一光電 信號(hào)參量，E2(T)為第二光電信號(hào)參量。
[0183] 在本實(shí)施例中，光輻射等分裝置包括:空間光調(diào)制器和控制元件。其中，空間光調(diào) 制器用于根據(jù)預(yù)定控制將接收到的待測(cè)對(duì)象的光輻射等分為所述第一光輻射和第二光輻 射，并使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出?？刂?元件用于對(duì)所述空間光調(diào)制器進(jìn)行預(yù)定控制。
[0184] 在本實(shí)施例中，所述空間光調(diào)制器選DMD、光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制器或液晶光閥。
[0185] 在本實(shí)施例中，DMD包括多個(gè)微鏡和與所述多個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈，各個(gè)轉(zhuǎn) 動(dòng)鉸鏈根據(jù)所述預(yù)定控制將各個(gè)微鏡向預(yù)設(shè)方向翻轉(zhuǎn)，使得所述多個(gè)微鏡中的一半微鏡將 接收到的待測(cè)對(duì)象的一半的光輻射沿第一路徑射出，所述多個(gè)微鏡中的另一半微鏡將接收 到的待測(cè)對(duì)象的另一半的光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出。
[0186] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，該方法還包括：
[0187] 將所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光會(huì)聚于第一焦點(diǎn)，并在所述第一焦點(diǎn)處設(shè)置第一點(diǎn)探 測(cè)裝置用以接收所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量；
[0188] 將所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光會(huì)聚于第二焦點(diǎn)，并在所述第二焦點(diǎn)處設(shè)置第二點(diǎn)探 測(cè)裝置用以接收所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量。
[0189] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，該方法還包括：
[0190] 對(duì)所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度進(jìn)行衰減;及對(duì)所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的強(qiáng) 度進(jìn)行衰減。
[0191] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述光輻射為紅外線光輻射。
[0192] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第一波長(zhǎng)與所述第二波長(zhǎng)相差至少10nm。
[0193] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述光電信號(hào)參量包括光子數(shù)、電流值、電壓值、 電阻值中任意一種。
[0194] 在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述第一和第二點(diǎn)探測(cè)器選自近紅外、中遠(yuǎn)紅外、 遠(yuǎn)紅外波段的外光電效應(yīng)探測(cè)器組、內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組、強(qiáng)光探測(cè)器組和弱光探測(cè)器組 中的任意一種，其中，
[0195] 所述外光電效應(yīng)探測(cè)器組包括：雪崩二極管、真空光電管、充氣光電管、光電倍增 管、變像管、像增強(qiáng)器、攝像管；
[0196] 所述內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:本征型光電導(dǎo)探測(cè)器、摻雜型光電導(dǎo)探測(cè)器、光磁 電效應(yīng)探測(cè)器、光生伏特探測(cè)器；
[0197] 所述強(qiáng)光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)光探測(cè)器；
[0198] 所述弱光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有計(jì)數(shù)器的弱光探測(cè)器。
[0199] 在測(cè)溫方法上述實(shí)施例中的技術(shù)效果與測(cè)溫裝置實(shí)施例中的技術(shù)效果相對(duì)應(yīng)，在 此不再贅述。
[0200] 圖7為本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的定標(biāo)的步驟的流程示意圖。在本實(shí)施方式中，在 所述利用光輻射等分裝置接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，將接收到的光輻射等分為第一光輻射和 第二光輻射，并使所述第一光輻射沿第一路徑射出、所述第二光輻射沿不同于第一路徑的 第二路徑射出的步驟之前還包括定標(biāo)步驟。如圖7所示，所述定標(biāo)步驟包括：
[0201] S701:利用光輻射等分裝置(可以利用圖2和圖4實(shí)施方式中的光輻射等分裝置)接 收基準(zhǔn)光源(例如溫度可調(diào)節(jié)的燈泡，具體可以調(diào)節(jié)電流、電壓等方式來(lái)調(diào)節(jié))的光輻射，將 接收到的光輻射等分(此處等分的概念可以參考上述測(cè)溫設(shè)備中等分的概念)為第一光輻 射和第二光福射，并使所述第一光福射沿第一路徑(如測(cè)溫設(shè)備的左臂方向的路徑)射出、 所述第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑(如測(cè)溫設(shè)備的右臂方向的路徑)射出。 [0202] S702:在所述第一路徑上接收所述第一光輻射，并將接收到的第一光輻射過(guò)濾為 波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λι的單波光）。
[0203] S703:在所述第二路徑上接收所述第二光輻射，并將接收到的第二光輻射過(guò)濾為 波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光(例如波長(zhǎng)為λ2的單波光）。
[0204] S704:在所述第一路徑上接收所述波長(zhǎng)為心的單波光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光 電信號(hào)參量Ei(T)。
[0205] S705:在所述第二路徑上接收所述波長(zhǎng)為人2的單波光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光 電信號(hào)參量E2(T)。
[0206] S706:調(diào)節(jié)燈泡的電流或電壓，使得燈泡發(fā)出光輻射的溫度變?yōu)門(mén)d2，并獲取對(duì)應(yīng)的 光電信號(hào)參量Edi(T)2和Ed2(T)2。按此種方法可以獲取燈泡發(fā)出多個(gè)不同溫度Tdi的光福射， 并獲取對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量E dl(T)i和Ed2(T)i。
[0207] S707:根據(jù)上述不同溫度與第一和第二光電信號(hào)參量的計(jì)量值，確定出所述第一 和第二光電信號(hào)參量與溫度的預(yù)定關(guān)系。
[0208] 在本實(shí)施方式中，所述確定多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量與調(diào)節(jié)的多個(gè)不同溫度 的預(yù)定關(guān)系為：
[0209] Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B，/Tdi)，
[0210]其中，所述多個(gè)為n個(gè)，i為1至n的自然數(shù)；
[0211] Α'、Β'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Tdl為第i個(gè)基準(zhǔn)光源的溫度，Edl(T)i為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第 一波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，Ed2(T)i為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量。 [0212]具體實(shí)現(xiàn)方式可以是：
[0213] 在定標(biāo)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)光源以第一電流、電壓、電阻的光線照射擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡，通過(guò)分束 器、透鏡到達(dá)DMD。保持DMD同一幀光輻射不變，其加載的掩膜為1和0數(shù)量相等的0-1矩陣。控 制元件控制DMD中各微鏡的閉合、翻轉(zhuǎn)，使得DMD將接收到的一幀光輻射等分為第一光輻射 和第二光輻射，并使所述第一光輻射沿第一路徑射出、所述第二光輻射沿不同于第一路徑 的第二路徑射出。其中：第一光輻射經(jīng)過(guò)第一窄帶濾光片、第一會(huì)聚元件到達(dá)第一點(diǎn)探測(cè) 器，得到第一光電信號(hào)參量EdKTh。第二光輻射經(jīng)過(guò)第二窄帶濾光片、第二會(huì)聚元件到達(dá)第 二點(diǎn)探測(cè)器，得到第二光電信號(hào)參量Ed 2(T)1。Ed1(T)1和Ed2(T) 1經(jīng)過(guò)除法器得到比值X1，X1 = Edi(T)i/Ed2(T)i；
[0214] 調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源的不同等效電流或電壓或電阻可計(jì)算出不同電流或電壓或電阻下 的一系列溫度Ti，T2，T 3. . .Tdi，通過(guò)本系統(tǒng)測(cè)得對(duì)應(yīng)的Edi(T)i與Ed2(T)i比值XhX^Xs. . .Xi， 保持DMD固定一幀不變，其DMD上加載的掩膜為1和0數(shù)量相等的0-1矩陣。接著利用公式擬合 得出相應(yīng)系數(shù)，即得到此種環(huán)境下的輻射體(即基準(zhǔn)光源)的光輻射溫度曲線公式。即：確定 擬合系數(shù)(即上述的預(yù)設(shè)系數(shù))A'和B'，其中：
[0215] Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B7Tdi)
[0216] Edi(T)2/Ed2(T)2=A，exp(B7Td2)
[0217] Edi(T)3/Ed2(T)3=A'exp(B'/Td3)
[0218] Ε<η(Τ)=Αι(λ1)θχρ(Βι(λ1)/Τ)
[0219] Ed2(T) =Α2(λ2)θχρ(Β2(λ2)/Τ)
[0220] Α' = Αι(λι)/Α2(λ2) ,Β' =Βι(λι)-Β2(λ2) 〇
[0221] 具體可以是利用公式擬合得出相應(yīng)系數(shù)Α'和Β'，得到此種環(huán)境下的該輻射體的光 輻射溫度曲線公式;然后通過(guò)計(jì)算機(jī)程序設(shè)定好此系數(shù)下的計(jì)算公式，即可測(cè)量或者監(jiān)測(cè) 任何情況下的輻射溫度。在實(shí)際測(cè)溫過(guò)程中，利用指數(shù)形式的多項(xiàng)式展開(kāi)，獲得多項(xiàng)式的系 數(shù)，或者利用其它復(fù)雜的擬合方程獲得擬合系數(shù)。
[0222]由此，本實(shí)施方式有效地克服了紅外測(cè)溫中各種物體的"輻射率修正"難題，克服 了測(cè)量條件復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件波動(dòng)或者水蒸氣等因素的環(huán)境吸收造成的測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn) 了高精度的溫度測(cè)量。
[0223] 在本實(shí)施方式中，在實(shí)際測(cè)溫過(guò)程中，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序設(shè)定好此系數(shù)下的計(jì) 算公式，即可測(cè)量或者監(jiān)測(cè)任何情況下的輻射溫度?？梢岳弥笖?shù)形式的多項(xiàng)式展開(kāi)，獲得 多項(xiàng)式的系數(shù)，或者利用其它復(fù)雜的擬合方程獲得擬合系數(shù)，可在實(shí)際操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更 高精度的測(cè)量。這里實(shí)際是利用現(xiàn)場(chǎng)定標(biāo)的實(shí)驗(yàn)方法找出實(shí)際條件下待測(cè)對(duì)象(某一具體 物體，灰體而非黑體）的熱輻射規(guī)律，并給與校準(zhǔn)，再利用該規(guī)律在原有條件下進(jìn)行溫度監(jiān) 測(cè)或測(cè)溫，即利用"替代法"校準(zhǔn)該實(shí)際條件下的許多隱含參量。
[0224] 本實(shí)施方式中，溫度確定裝置(如除法器、計(jì)算元件)可以由單片機(jī)、FPGA芯片、計(jì) 算機(jī)、服務(wù)器等替換。數(shù)據(jù)運(yùn)算可以通過(guò)程序模塊執(zhí)行。程序可以包括例程、程序、目標(biāo)程 序、組件、邏輯、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，它們執(zhí)行特定的任務(wù)或者實(shí)現(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型。計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)/服務(wù)器可以在分布式云計(jì)算環(huán)境中實(shí)施，分布式云計(jì)算環(huán)境中，任務(wù)是由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò) 鏈接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備執(zhí)行的。在分布式云計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲(chǔ)設(shè)備的 本地或遠(yuǎn)程計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)上。
[0225] 如圖1~7所示的本實(shí)用新型所提供的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備、系統(tǒng)和方法只能夠 測(cè)量待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈)整體的平均溫度，不能測(cè)量其每一個(gè)局部的溫度并生成 待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱像圖。
[0226] 鑒于此，參照?qǐng)D8,本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式還提供了基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫 度場(chǎng)成像設(shè)備，該設(shè)備與圖2所示的基于光輻射的測(cè)溫設(shè)備的不同之處在于：
[0227] 第一、光輻射等分裝置2不必定將待測(cè)對(duì)象的光輻射進(jìn)行等分處理，其可以加載根 據(jù)預(yù)先設(shè)定的矩陣變換生成的多個(gè)掩膜，因此，在本實(shí)施例中，稱之為光輻射調(diào)制裝置2'， 其加載掩膜的具體方式將在后文予以詳細(xì)闡述。
[0228] 第二、溫度確定裝置5確定的為待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值。
[0229] 第三、增加了與溫度確定裝置5連接的圖像生成裝置8。圖像生成裝置8用于根據(jù)溫 度確定裝置5生成的待測(cè)對(duì)象的每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值以及待測(cè)對(duì)象的二維圖像反演出待 測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像。
[0230] 具體而言，在第一個(gè)實(shí)施例中，基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備包括:光輻 射調(diào)制裝置2'、第一濾光元件3-1、第二濾光元件4-1、第一探測(cè)裝置3-4、第二探測(cè)裝置4-4， 分別與第一探測(cè)裝置3-4、第二探測(cè)裝置4-4連接的溫度確定裝置5,以及與溫度確定裝置5 連接的圖像生成裝置8。
[0231 ]待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈，圖中未進(jìn)行標(biāo)示）向光福射調(diào)制裝置2 '發(fā)出光福射 (例如紅外輻射、紫外輻射或者可見(jiàn)光）。光輻射調(diào)制裝置2'接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，并且加 載根據(jù)預(yù)先設(shè)定的矩陣變換生成的多個(gè)掩膜。隨著光輻射調(diào)制裝置2'加載的掩膜發(fā)生變 化，其將接收到的光輻射調(diào)制為多束第一光輻射和多束第二光輻射，并使多束第一光輻射 沿第一路徑(如測(cè)溫設(shè)備的左臂方向的路徑)射出、多束第二光輻射沿第二路徑(如測(cè)溫設(shè) 備的右臂方向的路徑)射出。布置在第一路徑上的第一濾光元件3-1接收多束所述第一光輻 射，并將接收到的多束第一光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的多束光(例如波長(zhǎng)為h的單波 光）。布置在第二路徑上的第二濾光元件4-1接收多束第二光輻射，并將接收到的多束第二 光福射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的多束光(例如波長(zhǎng)為λ2的單波光，其中λι與λ2不等，當(dāng)1 1與入2 為相鄰波段的波長(zhǎng)時(shí)，效果最佳，因?yàn)楫?dāng)心與12無(wú)限接近時(shí)，
[0232] Α7 =Αι(λ1)/Α2(λ2) = (ε1(λ1,Τ)&λΓ5)/(ε2(λ 2,Τ)&λ2-5)^(λ1/λ2)- 5,
[0233] Β7 =Βι(λι)-Β2(λ·2) =-02/^1-(-02/?)?
[0234] 但是，11與\2越接近，對(duì)探測(cè)器的靈敏度和準(zhǔn)確性的要求越高，另外考慮到環(huán)境噪 聲和探測(cè)器本征噪聲（如暗計(jì)數(shù)等)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)溫準(zhǔn)確性造成的較大影響，心與1 2在實(shí)際測(cè) 量中不可能無(wú)限接近，因而兩個(gè)輻射波長(zhǎng)下的輻射率￡1〇1，1')和 ￡2〇2，1')不可簡(jiǎn)單相消，而 需要通過(guò)定標(biāo)確定出預(yù)定關(guān)系。布置在第一路徑上的第一探測(cè)裝置3-4接收多束波長(zhǎng)為第 一波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第一光電信號(hào)參量。布置在第二路徑上的第二探測(cè)裝 置4-4接收多束波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第二光電信號(hào)參量。
[0235] 溫度確定裝置5接收來(lái)自第一探測(cè)裝置3-4和第二探測(cè)裝置4-4的多個(gè)第一和多個(gè) 第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)多個(gè)所述第一和第二光電信號(hào)參量確定待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)心和波 長(zhǎng)入2下待測(cè)對(duì)象的二維圖像&和&。
[0236] 溫度確定裝置5根據(jù)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)λ:和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS2以及所述待 測(cè)對(duì)象的溫度的預(yù)定關(guān)系確定出待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值。
[0237] 圖像生成裝置8用于根據(jù)溫度確定裝置5生成的待測(cè)對(duì)象的每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度 值以及待測(cè)對(duì)象的二維圖像反演出待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像。
[0238] 在本實(shí)施例中，溫度確定裝置根據(jù)如下的預(yù)定關(guān)系確定待測(cè)對(duì)象的溫度：
[0239] Ti = B，/ln(Xi/A，）
[0240] 其中，XiiSi./Sd矩陣的定點(diǎn)除法運(yùn)算），A'、B'為預(yù)設(shè)系數(shù)，為待測(cè)對(duì)象的每一 個(gè)像素點(diǎn)的溫度，Ei (T)i為第一光電信號(hào)參量，E2(T)i為第二光電信號(hào)參量。
[0241] 再次參見(jiàn)圖8,輻射調(diào)制裝置2'包括:空間光調(diào)制器2-1和控制元件2-2。其中，空間 光調(diào)制器2-1根據(jù)預(yù)先設(shè)置的矩陣變換生成的多個(gè)掩膜，以將接收到的待測(cè)對(duì)象的光輻射 調(diào)制為所述第一光輻射和第二光輻射，并使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿不 同于第一路徑的第二路徑射出。控制元件2-2配置為控制所述空間光調(diào)制器依次加載由所 述預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè)掩膜。例如:預(yù)設(shè)矩陣Φ，根據(jù)預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成掩膜，最 后根據(jù)掩膜中〇和1的數(shù)量控制空間光調(diào)制器2-1中微鏡的翻轉(zhuǎn)。
[0242]其中，所采用的預(yù)設(shè)矩陣Φ可以服從±1二值分布(諸如Hadamard矩陣），或服從土 1、〇三值分布，〇、1分布(服從其它分布的0-1矩陣）。該部分內(nèi)容下文還會(huì)繼續(xù)介紹。
[0243] 在本實(shí)施例中，空間光調(diào)制器可以選用如圖3(a)和圖3(b)所示的數(shù)字微鏡器件 (Digital Micromirror Device，DMD)、光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制器或液晶光閥中的任意一種。
[0244] 當(dāng)采用不同的預(yù)設(shè)矩陣Φ時(shí)，光輻射調(diào)制裝置2'對(duì)于預(yù)設(shè)矩陣Φ的處理方式、加 載掩膜的方式均不同，溫度確定裝置5處理光電信號(hào)參量的方式也不同。
[0245] 下面分別描述采用不同的預(yù)設(shè)矩陣Φ時(shí)，光輻射調(diào)制裝置2'、溫度確定裝置5和圖 像生成裝置8的工作原理：
[0246] 在此之前，首先介紹待測(cè)對(duì)象的像素概念，待測(cè)對(duì)象的二維圖像可以被分割成如 下所示的2X4的矩陣，即待測(cè)對(duì)象的總像素 N = pXq(p為橫坐標(biāo)像素?cái)?shù)、q為縱坐標(biāo)像素 數(shù))。
[0248] 因此，實(shí)際上是以一個(gè)包含的元素個(gè)數(shù)與待測(cè)對(duì)象的總像素?cái)?shù)相同的矩陣表示待 測(cè)對(duì)象的二維圖像。
[0249] 其次，光輻射調(diào)制裝置2'所加載的矩陣的階2k>N，即光輻射調(diào)制裝置2'多加載的 掩膜大于或等于待測(cè)對(duì)象的總像素?cái)?shù)。
[0250]①當(dāng)采用的預(yù)設(shè)矩陣Φ服從± 1二值分布時(shí)，例如圖9所示的8 X8的Hadamard矩 陣：
[0251] 其中，Hadamard矩陣ef sc#滿足以下特點(diǎn)：
[0253] Hadamard矩陣Hk中的元素只有1和-1(本實(shí)用新型不考慮系數(shù)
，其中1和_1 比例為1:1。
[0254] 控制元件2-2將預(yù)設(shè)矩陣Φ拆分為兩個(gè)互補(bǔ)的0-1矩陣H+和H-，即Η-= 1-Η+，Φ = (Η+)-(Η-)，則：
[0256] 空間光調(diào)制器2-1的微鏡翻轉(zhuǎn)，加載由Η+矩陣的第i行H+1拉伸變換而得的掩膜(例 如，將H+矩陣的第一行[1 1 1 1 1 1 1 1]拉伸變換為
，并且將接收到的光 輻射調(diào)制為第一光輻射和第二光輻射，第一探測(cè)裝置3-4將第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一 光電信號(hào)參量ΕΚΤ)^，第二探測(cè)裝置4-4將第二光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2 (T)2i-!，其中，i = l，2,3,4. · ·Ν;
[0257] 空間光調(diào)制器2-1的微鏡翻轉(zhuǎn)，加載由Η-矩陣的第i行H-i拉伸變換而得的掩膜(例 如，將H-矩陣的第一行[0 0 0 0 0 0 0 0]拉伸變換為
），并且將接收到的 光輻射調(diào)制為第一光輻射和第二光輻射，第一探測(cè)裝置3-4將第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第 一光電信號(hào)參量E1(T)2l，第二探測(cè)裝置4-4將第二光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量 E2(T)2i，i = l，2,3,4· · ·Ν;
[0258] 空間光調(diào)制器2-1交替加載互補(bǔ)掩膜直到第Ν次結(jié)束。
[0259] 溫度確定裝置5根據(jù)EXr)h、結(jié)合數(shù)學(xué)模型Υ: = Φ&，并利用矩陣求逆 方法計(jì)算出待測(cè)物體在波長(zhǎng)λ:下的二維圖像&，其中：
[0261 ]由 $ 二￡3(T)2i_r Ε、(Τ)2?、Υ(二 Φ Si 得 Φ Si = Ei (T)2i-i_Ei (T)2i [0262] 根據(jù)OSfEKThi-i-EKThi，可以得到下列方程組：
[0278] 即}(1(入!)-}(2(入1)-}(3(入1)+}(4(入1)_)(5(入1)+)(6(入1)+)(7(入1) _)(8(入1)=￡1(1')15_￡1(1')16 (8);
[0279] 聯(lián)立方程（1)~(8)，能夠解得ΧΚλΟ~Χ8(λ〇,獲得在波長(zhǎng)λ:下待測(cè)對(duì)象的二維圖 像Si:
[0281 ]同樣地，溫度確定裝置5根據(jù)％=E2(T)2l、r F，!T)2i、結(jié)合數(shù)學(xué)模型ΥρΦ_32，并利用 矩陣求逆方法解得心(&)~Χ8(λ2)，進(jìn)而獲得待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)\2下待測(cè)對(duì)象的二維圖像&:
[0283] 應(yīng)當(dāng)能夠理解，通過(guò)控制空間光調(diào)制器2-1的微鏡翻轉(zhuǎn)，以交替加載由Η+矩陣的第 i列H+i拉伸變換而得的掩膜（例如，將Η+矩陣的第一列[1 1 1 1 1 1 1 1]拉伸變換為
)和H-矩陣的第i列Η-,拉伸變換而得的掩膜(例如，將H-矩陣的第一列[0 0 0 0 0 0 0 0]拉伸變換為
）同樣能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0284] 溫度確定裝置5根據(jù)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)λ:和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS^XiiSi./Ss 以及所述1'1 = 8'/111(&/^'）確定出待測(cè)對(duì)象每個(gè)像素點(diǎn)的溫度值T1:
[0285] 溫度確定裝置5對(duì)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)λ?和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS2進(jìn)行定點(diǎn)除法 運(yùn)算，獲得：
[0290]圖像生成裝置8結(jié)合待測(cè)對(duì)象的二維圖像
以及對(duì)應(yīng)于每一 個(gè)像素坐標(biāo)Χι~Xs下的溫度Ti-Ts反演出待測(cè)二維對(duì)象紅外熱圖像：
[0292]②當(dāng)采用的預(yù)設(shè)矩陣Φ服從±1、0三值分布(矩陣Φ的階2k>N)時(shí)：
[0293] 控制元件2-2將矩陣Φ拆分為兩個(gè)相互獨(dú)立的0-1矩陣H+和H-，即Η-= 1_Η+，Φ = (H+)-(H-)〇
[0296] 即，如果預(yù)設(shè)矩陣Φ中存在0,則其在矩陣H+和矩陣H-中相應(yīng)元素為均為0或者均為 1〇
[0297] 在此之后的掩膜加載、待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度確定以及待測(cè)對(duì)象的二維紅 外熱圖像的生成步驟與①中的步驟完全相同，在此不再贅述。
[0298] ③當(dāng)采用的預(yù)設(shè)矩陣Φ為0-1分布(服從其它分布的0-1矩陣)時(shí)：
[0299] 例如，所采用的預(yù)設(shè)矩陣Φ :
[0301] 空間光調(diào)制器2-1順序加載由矩陣Φ的每一行直接拉伸而得的掩膜，并且將接收 到的光輻射調(diào)制為第一光輻射和第二光輻射，第一探測(cè)裝置3-4將第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng) 的第一光電信號(hào)參量EKTh，第二探測(cè)裝置4-4將第二光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參 量 E2(T)i，i = l，2,3,4...N;
[0302] 例如，預(yù)設(shè)矩陣Φ的第1行拉伸變換為掩膜
；預(yù)設(shè)矩陣Φ的第2行拉 伸變換為掩膜
......預(yù)設(shè)矩陣Φ的第8行拉伸變換為掩膜
[0303] 具體而言，由YkEKOi/EKOijkOSi得?S = E1(T)i/E2(T)i
[0304] 根據(jù)Φ S = Ei (T) i/E2 (T) i，可以得到下列方程組：
[0320] 即 Xi+XA+Xs+XYzEiOOs/^COs (8)。
[0321] 聯(lián)立方程(1)~(8)，能夠解得心~知，獲得待測(cè)對(duì)象的二維圖像：
[0323]應(yīng)當(dāng)能夠理解，順序加載由預(yù)設(shè)矩陣Φ的每一列直接拉伸而得的掩膜也是可行 的。
[0324]溫度確定裝置5根據(jù)Ti = B7ln(Xi/A'）確定出待測(cè)對(duì)象每個(gè)像素點(diǎn)的溫度值Ti。 [0325]圖像生成裝置8結(jié)合待測(cè)對(duì)象的二維圖像
以及對(duì)應(yīng)于每一 個(gè)像素坐標(biāo)Χι~Xs下的溫度Ti-Ts反演出待測(cè)二維對(duì)象紅外熱圖像：
[0327] 在本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，溫度確定裝置5可以采用定義法求逆、伴隨矩陣求逆 法、初等變換法求逆、廣義的行列初等變換法求逆、Gauss-Jordan法求逆、和化積法求逆、多 項(xiàng)式法求逆、矩陣函數(shù)的級(jí)數(shù)展開(kāi)法求逆、分解矩陣求逆、設(shè)元法求逆、遞推法求逆、分塊矩 陣求逆、解方程組求逆、克萊姆法則求逆、行列式求逆、恒等變形法求逆、Hamilton-Caley定 理求逆、三角矩陣求逆、拼接新矩陣求逆等中的任意一種以及Y= i>S的數(shù)學(xué)模型，確定出待 測(cè)對(duì)象的二維圖像。
[0328] 圖10示出了本實(shí)用新型另一些實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè) 備的結(jié)構(gòu)示意圖。該圖示出了幾種變形的實(shí)施方式。圖10實(shí)施例是在上述圖8實(shí)施例的基礎(chǔ) 之進(jìn)行變形得出的。在此著重描述二者不同之處，二者相同或者相似之處不再贅述。
[0329] 圖10所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的第二種實(shí)施例為：
[0330] 該實(shí)施例是在圖8所示的第一種實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加第一會(huì)聚元件3-3和第二會(huì) 聚元件4-3。該實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的各部件之間的連接關(guān) 系可以為：
[0331] 第一探測(cè)裝置3-4為第一點(diǎn)探測(cè)器，第二探測(cè)裝置4-4為第二點(diǎn)探測(cè)器。第一會(huì)聚 元件3-3布置在所述第一路徑上、位于所述第一點(diǎn)探測(cè)器與所述第一濾光元件之間。第二會(huì) 聚元件4-3布置在所述第二路徑上、位于所述第二點(diǎn)探測(cè)器與所述第二濾光元件之間。第一 點(diǎn)探測(cè)器3-4位于所述第一會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處。第二點(diǎn)探測(cè)器4-4位于第二會(huì)聚元件的光 焦點(diǎn)處。
[0332]本實(shí)施例通過(guò)將點(diǎn)探測(cè)器布置在反射光線聚焦形成的焦點(diǎn)處，而不是布置在傳統(tǒng) 的焦平面后方的像平面(成像平面)處，不僅可以方便利用點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)光電信號(hào)參量，而 且可以增加點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)到的光子數(shù)，極大地增大了信號(hào)的強(qiáng)度，而將散粒噪聲降低到單 個(gè)像素的水平，大幅度提高了測(cè)量信噪比，提高了采集數(shù)據(jù)的精確程度，進(jìn)而大幅度提高了 測(cè)量溫度的靈敏度和精確度。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可以用于不同要求測(cè)溫場(chǎng)合，適用范圍廣。 [0333]圖10所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的第三種實(shí)施例為：
[0334] 該實(shí)施例是在上述第二種實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了布置在第一路徑上、第一濾光元 件3-1和第一會(huì)聚元件3-3之間的第一光強(qiáng)衰減元件3-2,和布置在第二路徑上、第二濾光元 件4-1和第二會(huì)聚元件4-3之間的第二光強(qiáng)衰減元件4-2。
[0335] 由此，本裝置通過(guò)設(shè)置光強(qiáng)衰減元件(例如中性密度濾光片)可以衰減光線的光電 信號(hào)參量，以防止強(qiáng)光對(duì)后續(xù)點(diǎn)探測(cè)器的損傷，提高了測(cè)溫精度，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
[0336] 圖10所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的第四種實(shí)施例為：
[0337] 該實(shí)施例是在上述第三實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了與第一點(diǎn)探測(cè)器3-4和溫度確定裝 置5連接的第一存儲(chǔ)裝置3-5，以及與第二點(diǎn)探測(cè)器4-4和溫度確定裝置5連接的第二存儲(chǔ)裝 置4-5,它們分別用于存儲(chǔ)每次測(cè)量到的第一光電信號(hào)參量和第二光電信號(hào)參量，從而減輕 將溫度確定裝置5作為存儲(chǔ)裝置時(shí)對(duì)其造成的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)。
[0338] 圖10所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的第五種實(shí)施例為：
[0339] 在上述各實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加透鏡1，使得待測(cè)對(duì)象的光輻射進(jìn)入主光路，可以射 向光輻射調(diào)制裝置2'。
[0340] 參照?qǐng)D10,下面介紹一優(yōu)選實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備的 工作方式，其具體可以是：
[0341 ]待測(cè)對(duì)象(例如人體或者電燈，圖中未進(jìn)行標(biāo)示）的光輻射可以經(jīng)過(guò)透鏡1射向光 輻射調(diào)制裝置2'。光輻射調(diào)制裝置2'加載根據(jù)預(yù)先設(shè)定的矩陣變換生成的多個(gè)掩膜，且將 接收的光輻射調(diào)制為雙臂方向上的光輻射。在雙臂中的左臂方向上分別布置有第一濾光元 件3-1、第一光強(qiáng)衰減元件3-2、第一會(huì)聚元件3-3和第一探測(cè)裝置3-4。第一束光輻射經(jīng)過(guò)第 一濾光元件3-1過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光，波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第一光強(qiáng)衰減元件 3-2進(jìn)行光強(qiáng)衰減，再經(jīng)過(guò)第一會(huì)聚元件3-3進(jìn)行會(huì)聚，第一探測(cè)裝置3-4在會(huì)聚的波長(zhǎng)為第 一波長(zhǎng)的光焦點(diǎn)所在的焦平面處接收波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的 光電信號(hào)參量。第一存儲(chǔ)裝置3-5存儲(chǔ)第一光電信號(hào)參量。
[0342] 本設(shè)備左右對(duì)稱設(shè)置。同樣，在雙臂中的右臂方向上分別布置有第二濾光元件4-1、第二光強(qiáng)衰減元件4-2、第二會(huì)聚元件4-3和第二探測(cè)裝置4-4。第二束光輻射經(jīng)過(guò)第二濾 光元件4-1過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光，波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)第二光強(qiáng)衰減元件4-2進(jìn) 行光強(qiáng)衰減，再經(jīng)過(guò)第二會(huì)聚元件4-3進(jìn)行會(huì)聚，第二探測(cè)裝置4-4在會(huì)聚的波長(zhǎng)為第二波 長(zhǎng)的光焦點(diǎn)所在的焦平面處接收波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光來(lái)探測(cè)波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電 信號(hào)參量。第二存儲(chǔ)裝置4-5存儲(chǔ)第二光電信號(hào)參量。
[0343] 溫度確定裝置5分別接收第一存儲(chǔ)裝置3-5存儲(chǔ)的和第二存儲(chǔ)裝置4-5存儲(chǔ)的波長(zhǎng) 為第一波長(zhǎng)h的光的光電信號(hào)參量和波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)λ 2的光的光電信號(hào)參量，并利用矩陣 求逆方法確定出待測(cè)對(duì)象在兩個(gè)波長(zhǎng)心和^下的的二維圖像SjPS2。
[0344] 溫度確定裝置5根據(jù)待測(cè)對(duì)象在波長(zhǎng)λ:和波長(zhǎng)λ2下的二維圖像SjPS2以及所述待 測(cè)對(duì)象的溫度的預(yù)定關(guān)系確定出待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度。
[0345] 圖像生成裝置8用于根據(jù)溫度確定裝置5生成的待測(cè)對(duì)象的每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度 值以及待測(cè)對(duì)象的二維圖像反演出待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像。
[0346] 在一些實(shí)施例中，為了使過(guò)濾后的單波的波長(zhǎng)不同，第一濾光元件和所述第二濾 光元件為中心波長(zhǎng)相差l〇nm以上的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片，所述第一窄帶濾光 片和第二窄帶濾光片的半高寬參數(shù)為l〇nm以上。
[0347] 因?yàn)楦鶕?jù)窄帶帶寬理論，窄帶濾光片越窄效果越好；中心波長(zhǎng)越接近越好。但是， 帶寬越窄，與窄帶濾光片配合使用的光電信號(hào)參量探測(cè)元件能探測(cè)到的熱輻射越少，外加 之中心波長(zhǎng)接近，對(duì)探測(cè)器的靈敏度和準(zhǔn)確性提出過(guò)高的要求，而且此時(shí)環(huán)境噪聲和探測(cè) 器本征噪聲（如暗計(jì)數(shù)等)也將對(duì)系統(tǒng)的測(cè)溫準(zhǔn)確性造成較大影響。所以，在衡量上述優(yōu)缺 點(diǎn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，選用的窄帶濾光片的半高寬FWHM-般應(yīng)在1 Onm以上，中心波 長(zhǎng)CWL-般相差10nm以上效果最佳。另外，本設(shè)備可以利用不同濾光元件(例如窄帶濾光片） 進(jìn)行濾波得到單波光，再將該單波光會(huì)聚收集成以供探測(cè)器檢測(cè)，降低了無(wú)關(guān)光的干擾，提 高了采集溫度的精度。
[0348]在一些實(shí)施例中，所述光輻射為紅外線光輻射。
[0349] 在一些實(shí)施例中，所述第一和第二點(diǎn)探測(cè)器選自近紅外、中遠(yuǎn)紅外、遠(yuǎn)紅外波段的 外光電效應(yīng)探測(cè)器組、內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組、強(qiáng)光探測(cè)器組和弱光探測(cè)器組中的任意一種， 其中，
[0350] 所述外光電效應(yīng)探測(cè)器組包括：雪崩二極管、真空光電管、充氣光電管、光電倍增 管、變像管、像增強(qiáng)器、攝像管；
[0351] 所述內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:本征型光電導(dǎo)探測(cè)器、摻雜型光電導(dǎo)探測(cè)器、光磁 電效應(yīng)探測(cè)器、光生伏特探測(cè)器；
[0352] 所述強(qiáng)光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)光探測(cè)器；
[0353] 所述弱光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有計(jì)數(shù)器的弱光探測(cè)器。
[0354] 在一些實(shí)施例中，所述光電信號(hào)參量包括光子數(shù)、電流值、電壓值、電阻值中任意 一種。
[0355] 由此，點(diǎn)探測(cè)器可以自由選擇各種類型以滿足各種需求，增強(qiáng)了產(chǎn)品的通用性能， 也便于后期的維護(hù)保養(yǎng)。
[0356] 圖11示出了本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。該圖可以有幾種變形的實(shí)施方式。在此著重描述這些變形方式的不同之處， 它們相同或者相似之處不再贅述。
[0357] 圖11所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)的第一種實(shí)施例為：
[0358] 參照?qǐng)D11，該成像系統(tǒng)包括:上述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備和定 標(biāo)裝置6。
[0359] 定標(biāo)裝置6可以包括溫度可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)光源6-1 (例如，可以提供不同功率的燈 泡）、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和分束器6-3。分束器6-3設(shè)置在待測(cè)對(duì)象7和透鏡1之間。基準(zhǔn)光源6-1、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和分束器6-3水平共線設(shè)置，擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2設(shè)置在基準(zhǔn)光源6-1和分 束器6-3之間。其中，基準(zhǔn)光源6-1用于在定標(biāo)階段將調(diào)節(jié)的不同溫度的光輻射射向光輻射 調(diào)制裝置2 '，并由光輻射調(diào)制裝置2 '將接收到的光輻射等分為第一光輻射和第二光輻射， 使第一光輻射沿第一路徑射出（如左臂方向路徑）、第二光輻射沿第二路徑(如右臂方向路 徑)射出，以獲取多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量，并確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一 和第二光電信號(hào)參量的預(yù)定關(guān)系。擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2用于將基準(zhǔn)光源的光輻射轉(zhuǎn)化為平行 光福射。分束器6-3用于將擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡轉(zhuǎn)化的平行光福射射向所述光福射調(diào)制裝置2'。 [0360]在上述定標(biāo)過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)光源以第一電流、電壓、電阻的光線照射擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡， 通過(guò)分束器、透鏡到達(dá)DMD。保持DMD同一幀光輻射不變，其加載的掩膜為1和0數(shù)量相等的Ο-? 矩陣。加載的掩膜中 1 和〇 的數(shù)量相等。
[0361] 圖11所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)的第二種實(shí)施例為：
[0362] 在圖11所示的第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上減少了分束器6-3,該分束器的功能隨之減少。 但此實(shí)施方式仍能解決技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。
[0363] 圖11所示的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)的第三種實(shí)施例為：
[0364] 在圖11所示的第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上減少了擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2,該擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡的 功能隨之減少。但此實(shí)施方式仍能解決技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。
[0365] 在上述實(shí)施方式中，所述確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一和第二光電信號(hào) 參量的預(yù)定關(guān)系為：
[0366] Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B，/Tdi)，
[0367]其中，i為1至η的自然數(shù)；
[0368] Α'、Β'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Tdl為第i個(gè)基準(zhǔn)光源的溫度，EdKTh為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第一 波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，EddTh為第i次定標(biāo)的波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量。
[0369] 由此，本系統(tǒng)可以采用不同功率的標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，通過(guò)測(cè)得多組數(shù)據(jù)來(lái) 確定試驗(yàn)中的擬合系數(shù)。其中，擬合算法利用已知試驗(yàn)或者真實(shí)數(shù)據(jù)，然后尋找一個(gè)模型對(duì) 其規(guī)律進(jìn)行模擬的過(guò)程中，求取模型中未知參數(shù)的一個(gè)過(guò)程。以確保在后期的實(shí)際測(cè)溫過(guò) 程中根據(jù)該擬合系數(shù)獲取測(cè)得的溫度。本實(shí)施方式通過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，提高了 實(shí)際測(cè)溫的精度。此外，本實(shí)施方式利用擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2將標(biāo)準(zhǔn)光源的光線變換成平行 光，減少了光線因?yàn)闀?huì)聚或者散射引起的誤差。利用分束器6-3可以最大程度的將標(biāo)準(zhǔn)光源 的光線全部傳遞至透鏡，提高了光線的傳遞效率。
[0370] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量精度或者特殊需要對(duì)上述各元件 進(jìn)行選擇配置，或者進(jìn)行多種組合配置。
[0371] 由此，本系統(tǒng)通過(guò)提供定標(biāo)裝置，可以在正式測(cè)溫之前，進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)溫，從而制定 標(biāo)準(zhǔn)，使得后面的正式測(cè)溫可以參考試驗(yàn)測(cè)溫的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，調(diào)整測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)一 度調(diào)高了溫度的精度。
[0372] 本實(shí)施方式的測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫的工作方式可以參照上述的測(cè)溫設(shè)備的描述。需要 說(shuō)明的是，在定標(biāo)的試驗(yàn)之前，將分束器6-3、擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡6-2和標(biāo)準(zhǔn)光源2-1移入系統(tǒng)中， 保證分束器6-3的反射方向在透鏡1和DMD2-1主軸光路上，保證標(biāo)準(zhǔn)光源的光輻射進(jìn)入系統(tǒng) 的主軸光路，且標(biāo)準(zhǔn)光源與待測(cè)對(duì)象7所在位置共輒，待定標(biāo)結(jié)束后再將分束器6-3、擴(kuò)束準(zhǔn) 直透鏡6-2和標(biāo)準(zhǔn)光源6_1移出系統(tǒng)。
[0373] 最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制性的。 盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，包括： 光輻射調(diào)制裝置，配置為接收待測(cè)對(duì)象的光輻射，且加載預(yù)設(shè)的多個(gè)掩膜，將接收到的 光福射調(diào)制為多束第一光福射和多束第二光福射，并使多束所述第一光福射沿第一路徑射 出、多束所述第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出，所述多個(gè)掩膜由矩陣Φ變換 生成； 布置在所述第一路徑上的第一濾光元件，配置為接收多束所述第一光輻射，并將接收 到的所述第一光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)λ?的多束光； 布置在所述第二路徑上的第二濾光元件，配置為接收多束所述第二光輻射，并將接收 到的所述第二光輻射過(guò)濾為波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)λ2的多束光； 布置在第一路徑上的第一探測(cè)裝置，配置為接收所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)λ?的多束光并將 其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第一光電信號(hào)參量； 布置在第二路徑上的第二探測(cè)裝置，配置為接收所述波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)λ2的多束光并將 其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第二光電信號(hào)參量； 溫度確定裝置，配置為接收來(lái)自所述第一探測(cè)裝置和所述第二探測(cè)裝置的多個(gè)所述第 一和第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)多個(gè)所述第一和第二光電信號(hào)參量與溫度的預(yù)定關(guān)系確定 出所述待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值； 圖像生成裝置，配置為根據(jù)所述待測(cè)對(duì)象每一個(gè)像素點(diǎn)的溫度值以及所述待測(cè)對(duì)象的 二維圖像反演出所述待測(cè)對(duì)象的二維紅外熱圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所述光 輻射調(diào)制裝置加載預(yù)設(shè)的多個(gè)掩膜，所述第一探測(cè)裝置接收所述波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)h的多束 光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第一光電信號(hào)參量，所述第二探測(cè)裝置接收所述波長(zhǎng)為第二波 長(zhǎng)入 2的多束光并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的多個(gè)第二光電信號(hào)參量包括： 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣Φ矩陣服從± 1二值分布時(shí)： 將預(yù)設(shè)矩陣Φ拆分為兩個(gè)互補(bǔ)的0-1矩陣H+和H-; 所述光輻射調(diào)制裝置加載由H+矩陣的第i行或第i列H+1拉伸變換而得的掩膜，并且所述 光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射調(diào)制為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置將 所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量ΕΚΤ)^，所述第二探測(cè)裝置將所述第二 光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i-l; 所述光輻射調(diào)制裝置加載由Η-矩陣的第i行或第i列Hi拉伸變換而得的掩膜，并且所述 光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置將所 述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量Ei(T) 2l，所述第二探測(cè)裝置將所述第二光輻 射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i; 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣φ服從± 1、〇三值分布時(shí)： 將所述預(yù)設(shè)矩陣Φ拆分為兩個(gè)相互獨(dú)立的0-1矩陣H+和H-; 所述光輻射調(diào)制裝置加載由H+矩陣的第i行或第i列!1+1拉伸變換而得的掩膜，并且所 述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置將 所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量ΕΚΤ)^，所述第二探測(cè)裝置將所述第二 光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i-l; 所述光輻射調(diào)制裝置加載由Η-矩陣的第i行或第i列Hi拉伸變換而得的掩膜，并且所述 光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè)裝置將所 述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量Ei(T)2l，所述第二探測(cè)裝置將所述第二光輻 射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)2i; 當(dāng)所述預(yù)設(shè)矩陣φ服從0-1分布時(shí)： 所述光輻射調(diào)制裝置順序加載由預(yù)設(shè)矩陣Φ的每一行或列直接拉伸變換而得的掩膜， 并且所述光輻射調(diào)制裝置將接收到的光輻射分為第一光輻射和第二光輻射，所述第一探測(cè) 裝置將所述第一光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第一光電信號(hào)參量EKTh，所述第二探測(cè)裝置將所述 第二光福射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的第二光電信號(hào)參量E2(T)i; 其中，i = l，2,3,4……N，N為所述待測(cè)對(duì)象的總像素?cái)?shù)，所述預(yù)設(shè)矩陣Φ的階2k^N。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所 述光輻射調(diào)制裝置包括： 空間光調(diào)制器，配置為根據(jù)預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè)掩膜，以將接收到的待測(cè)對(duì)象 的光輻射調(diào)制為所述第一光輻射和第二光輻射，并使所述第一光輻射沿第一路徑射出、所 述第二光輻射沿不同于第一路徑的第二路徑射出； 控制元件，配置為控制所述空間光調(diào)制器依次加載由所述預(yù)設(shè)矩陣Φ變換生成的多個(gè) 掩膜。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所述空 間光調(diào)制器為選自數(shù)字微鏡器件、光強(qiáng)數(shù)字調(diào)制器或液晶光閥。5. 根據(jù)權(quán)利要求3任一項(xiàng)所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于， 所述第一探測(cè)裝置為第一點(diǎn)探測(cè)器，所述第二探測(cè)裝置為第二點(diǎn)探測(cè)器，并且 所述基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備還包括布置在所述第一路徑上、位于所述 第一點(diǎn)探測(cè)器與所述空間光調(diào)制器之間的第一會(huì)聚元件，和布置在所述第二路徑上、位于 所述第二點(diǎn)探測(cè)器與空間光調(diào)制器之間的第二會(huì)聚元件， 所述第一點(diǎn)探測(cè)器位于所述第一會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處； 所述第二點(diǎn)探測(cè)器位于所述第二會(huì)聚元件的光焦點(diǎn)處。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，還包 括： 布置在所述第一路徑上、位于所述第一點(diǎn)探測(cè)器與所述空間光調(diào)制器之間的第一光 強(qiáng)衰減元件，和 布置在所述第二路徑上、位于所述第二點(diǎn)探測(cè)器與空間光調(diào)制器之間的第二光強(qiáng)衰減 元件。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所 述第一濾光元件和所述第二濾光元件為中心波長(zhǎng)相差至少l〇nm的第一窄帶濾光片和第二 窄帶濾光片，所述第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的半高寬參數(shù)至少為lOnm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所 述光電信號(hào)參量包括光子數(shù)、電流值、電壓值、電阻值中任意一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于，所 述光輻射為紅外波段的光輻射。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備，其特征在于， 所述第一和第二點(diǎn)探測(cè)器選自近紅外、中遠(yuǎn)紅外、遠(yuǎn)紅外波段的外光電效應(yīng)探測(cè)器組、 內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組、強(qiáng)光探測(cè)器組和弱光探測(cè)器組中的任意一種，其中， 所述外光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:雪崩二極管、真空光電管、充氣光電管、光電倍增管、變 像管、像增強(qiáng)器、攝像管； 所述內(nèi)光電效應(yīng)探測(cè)器組包括:本征型光電導(dǎo)探測(cè)器、摻雜型光電導(dǎo)探測(cè)器、光磁電效 應(yīng)探測(cè)器、光生伏特探測(cè)器； 所述強(qiáng)光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)光探測(cè)器； 所述弱光探測(cè)器組包括：內(nèi)置或者外置有計(jì)數(shù)器的弱光探測(cè)器。11. 一種基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)，其特征在于，包括： 如權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像設(shè)備以及定標(biāo)裝 置， 所述定標(biāo)裝置包括溫度可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)光源，所述基準(zhǔn)光源配置為在一個(gè)定標(biāo)階段中， 將調(diào)節(jié)成的不同溫度的光輻射射向所述光輻射調(diào)制裝置，由所述光輻射調(diào)制裝置將接收到 的光輻射等分為第一光輻射和第二光輻射，使第一光輻射沿第一路徑射出、第二光輻射沿 不同于第一路徑的第二路徑射出，以獲取多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量，并根據(jù)所述不同 溫度與所述第一和第二光電信號(hào)參量的計(jì)量值，確定出所述第一和第二光電信號(hào)參量與溫 度的預(yù)定關(guān)系。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述 確定調(diào)節(jié)的不同溫度和獲取的多個(gè)第一和第二光電信號(hào)參量的預(yù)定關(guān)系為： Edi(T)i/Ed2(T)i=A，exp(B，/Tdi)， 其中，i為1至η的自然數(shù);A'、B'為預(yù)設(shè)系數(shù)，Tdl為所述基準(zhǔn)光源發(fā)出的第i個(gè)溫度，Edl (Th為第i次定標(biāo)時(shí)測(cè)得的波長(zhǎng)為第一波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量，EddTh為第i次定標(biāo)時(shí)測(cè) 得的波長(zhǎng)為第二波長(zhǎng)的光的光電信號(hào)參量。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)，其特征在于， 所述定標(biāo)裝置還包括將基準(zhǔn)光源的光輻射轉(zhuǎn)化為平行光輻射的擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于編碼變換的雙波長(zhǎng)溫度場(chǎng)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述 定標(biāo)裝置還包括將所述擴(kuò)束準(zhǔn)直透鏡轉(zhuǎn)化的平行光輻射射向所述光輻射調(diào)制裝置的分束 器。
【文檔編號(hào)】G01J5/00GK205642623SQ201620115156
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】俞文凱, 趙清, 葛墨林, 翟光杰, 劉雪峰, 姚旭日
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)