[发明专利]非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法

权利要求书

1.一种非制冷测温热像仪辐射标定与温度测量方法，其特征在于，所述测量方法的实施过程分为两个阶段：

第一阶段为辐射温度标定阶段，第二阶段为温度测量阶段；

其中，辐射温度标定结果作为测温运算阶段的输入，需要提前进行标定；而在进行辐射温度标定之前，先在非制冷红外热像仪镜头上安装温度传感器，通过数据线缆与计算机相连可实时获取到镜头温度与非制冷探测器焦平面温度，为标定过程提供硬件设备保障；

所述辐射温度标定阶段包括如下步骤：

步骤11：将黑体和红外成像器放置在温箱中，根据非制冷测温热像仪使用的环境温度条件，在其工作温度范围内，每间隔ΔT_env设置一个标定温度点；

步骤12：在每一标定温度点T_env处，对非制冷测温热像仪保温到位；保温结束后，将黑体温度调整至测温范围内的某一点，记录此时的黑体温度Tb'，从非制冷测温热像仪通电开始进行计时，每间隔时间Δt，记录该时刻的镜头温度与焦平面温度，单位为℃，并采集该时刻的红外图像，记录红外图像中黑体目标的灰度均值，直至镜头温度与焦平面温度达到稳定为止，记录下从开机至到达稳定状态的时间t_balance；

步骤13：在焦平面温度达到稳定后，根据所需的测温范围以每ΔT_black的间隔调整黑体温度，记录每一黑体温度处的红外图像，以获取不同目标温度T_black下的红外图像中黑体目标的灰度均值GI(T_black)，至此，每个标定点都可以得到一条灰度均值GI(T_black)—黑体温度T_black的对应关系；

步骤14：温箱升温5℃，重复步骤12和步骤13，直至完成所有的标定温度点的图像采集；

所述温度测量阶段包括如下步骤：

步骤21：焦平面温度稳定状态下的温度测量；包括：

步骤211：开机查询镜头温度TE，认为此时的镜头温度等于环境温度，选择最邻近的三个标定的环境温度点TE₁、TE₂、TE₃；

针对TE₁、TE₂、TE₃每一标定的环境温度点，在黑体温度为TB_n时，得到对应的三个图像灰度均值，分别为GI₁、GI₂、GI₃；

通过二次插值，计算得到该镜头温度TE下黑体温度TB_n时的图像灰度均值GI_n(TB_n)；

步骤212：根据公式(1)得镜头温度TE下，每间隔20℃黑体温度下的一系列图像灰度均值，对这些灰度均值进行二次多项式拟合，得到镜头温度TE下的一条图像灰度均值GI——黑体温度TB_TE对应曲线TB_TE(GI)，则可以求得焦平面温度稳定时的场景辐射温度；

假设TB_TE(GI)＝a₂GI²+a₁GI+a₀

则

步骤22：开机至焦平面温度稳定时的温度测量；包括：

步骤221：对于开机至焦平面温度稳定的过程中，根据公式(2)的方法对每一个标定环境温度，计算出测量的辐射温度，由此得到一条镜头温度与焦平面温度差值x_n——测量温度与黑体温度差值f(x_n)关系曲线，将曲线按照一次函数拟合处理，根据最小二乘法，得到曲线f(x_n)的斜率k_n与截距b_n；

f(x_n)＝k_nx_n+b_n (3)

步骤222：开机查询镜头温度，根据镜头温度T_l，查询最邻近的两个环境温度T_m和T_m+1；

此时，镜头温度与焦平面温度差值x_m和x_m+1——测量温度与黑体温度差值曲线f(x_m)和f(x_m+1)，通过线性插值，得到该镜头温度处的镜头温度与焦平面温度差值x——测量温度与黑体温度差值曲线f(x)，并得到曲线的斜率k，截距b；

f(x)＝kx+b (4)

步骤223：当镜头温度为T_l时，通过曲线f(x)＝kx+b，得到，当开机时长t_lt_balance时，图像灰度均值为GI_l，镜头温度与焦平面温度差值x_l，同时，根据步骤21的内容，得到测量温度TB(GI_l)；

从而，求得场景真实测量温度为TB_l；

TB_l＝TB(GI_l)-kx_l-b (5)。