[發(fā)明專利]一種用于紅外熱像儀溫度校正的距離信息獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210553370.9
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN103292780A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐大新;周斌;郭蓮英
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天益來電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C3/00
• 分類號(hào): G01C3/00;G01J5/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;李涵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種距離信息獲取方法，特別涉及一種用于紅外熱像儀溫度校正的距離信息獲取方法。

背景技術(shù)

森林火災(zāi)是森林最危險(xiǎn)的敵人，也是林業(yè)最可怕的災(zāi)害，它會(huì)給森林帶來最有害、最具有毀滅性的后果。森林火災(zāi)不但燒毀成片的森林，傷害林內(nèi)的動(dòng)物，而且還降低森林的更新能力，引起土壤的貧瘠和破壞森林涵養(yǎng)水源的作用，甚至導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失去平衡。盡管當(dāng)今世界的科學(xué)在日新月異地向前發(fā)展，但是，人類在制服森林火災(zāi)上，卻依然尚未取得長久的進(jìn)展。

目前大多數(shù)森林防火監(jiān)控系統(tǒng)采用可見光攝像機(jī)進(jìn)行森林火災(zāi)的監(jiān)控，利用火焰的顏色、紋理等特征進(jìn)行火點(diǎn)識(shí)別。由于環(huán)境條件的復(fù)雜性，火焰的顏色、紋理等特征并不穩(wěn)定，所以采用可見光攝像機(jī)森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的虛警和漏警率較高。

采用可見光攝像機(jī)的森林防火監(jiān)控系統(tǒng)沒有利用火點(diǎn)溫度一般超過攝氏400度這個(gè)火點(diǎn)最穩(wěn)定最關(guān)鍵的特征，所以這種檢測方法有一定的局限性，影響檢測的正確概率。

紅外攝像機(jī)具有晝夜都能工作的特點(diǎn)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其性能不斷提高，價(jià)格不斷下降，近幾年在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

要利用火點(diǎn)溫度一般超過攝氏400度這個(gè)最穩(wěn)定最關(guān)鍵的特征，需要采用能測溫度的紅外熱像儀。

紅外線在大氣中傳輸主要受距離、濕度、風(fēng)速影響，其中距離影響為最主要因素。在距離為1千米，3級(jí)風(fēng)速，70%濕度條件下，紅外線大約要衰減掉70%；在距離為3千米，3級(jí)風(fēng)速，70%濕度條件下，紅外線大約要衰減掉90%。因此，要采用紅外熱像儀進(jìn)行火點(diǎn)檢測，必須對紅外熱像儀測得的地表物體溫度進(jìn)行校正，以獲得相對準(zhǔn)確的物體溫度，提高火點(diǎn)檢測的正確概率。而獲得被測地表物體的距離信息是進(jìn)行溫度校正的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，重要性不言而喻。

在現(xiàn)有測量離地高度的技術(shù)中，最常見的方法就是采用激光測距儀。激光測距儀具有測量精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。但在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中不宜采用激光測距儀來測量紅外熱像儀和被攝地物之間的距離，原因如下：一是激光測距儀成本高，能測5km距離的價(jià)格一般在2萬元以上，另外森林防火監(jiān)控系統(tǒng)需要24小時(shí)都要工作，而激光測距儀里的激光器等是易損件，所以維護(hù)成本也較高；二是激光測距儀每次測量只能得到一個(gè)距離值，而紅外熱像儀溫度圖像的修正需要知道各點(diǎn)對應(yīng)的離地面物體距離值，所以采用激光測距儀方案會(huì)影響溫度圖像修正的準(zhǔn)確性。

因此，如何設(shè)計(jì)一種用于紅外熱像儀溫度校正的距離信息獲取方法，即為本領(lǐng)域技術(shù)人員所研究的方向所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種用于紅外熱像儀溫度校正的距離信息獲取方法，以獲得紅外熱像儀在各種方位角、俯仰角條件下沿光軸方向到地表物體的距離。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于紅外熱像儀溫度校正的距離信息獲取方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟S1：將紅外熱像儀安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可以在方位和俯仰兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟S2：利用數(shù)字高程圖，根據(jù)紅外熱像儀在空間的位置信息，利用幾何關(guān)系對數(shù)字高程圖進(jìn)行處理，得到紅外熱像儀在各種方位角、俯仰角條件下沿光軸方向到地表物體的距離。

其中，在步驟S2中，到地表物體距離的計(jì)算方法包括如下步驟:

步驟S21：在某種(α,β)組合情況下,按紅外熱像儀工作區(qū)域大小,將沿紅外熱像儀光軸方向的射線按步長d/2分為N段;

步驟S22:將這些光軸上的點(diǎn)由近到遠(yuǎn)記為n(1)、n(2)、n(i)、……、n(N),1≤i≤N,那么光軸上的點(diǎn)n(i)的高程值h(i)可以表示為：

h(i)=H-cos(β)×i×d/2????????????當(dāng)0≤β≤90度時(shí)

h(i)=H+sin(β-90)×i×d/2?????當(dāng)90度≤β≤180度時(shí)；

步驟S23：計(jì)算對應(yīng)該點(diǎn)的由數(shù)字高程圖插值得到的高程值s(i)；

步驟S24：若h(i)≤s(i)，則停止計(jì)算，i×d/2即為紅外熱像儀光軸沿該(α,β)方向到地表物體的距離，否則繼續(xù)計(jì)算，直到找到滿足h(i)≤s(i)的點(diǎn),如果計(jì)算到光軸上最后的點(diǎn)N，也未能找到滿足h(i)≤s(i)的點(diǎn)，那么紅外熱像儀光軸沿該(α,β)方向到地表物體的距離為無窮遠(yuǎn)；

步驟S25：將所有需要的(α,β)組合都計(jì)算一次，即得到紅外熱像儀方位角、俯仰角組合與地表物體距離對照表，其中：

α為方位角，紅外熱像儀光軸指向正南時(shí)為0度，俯視情況下沿順時(shí)針方向逐步增大，單位為度；