[發明專利]一種紅外測溫成像裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201710282303.0
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106989824B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 曾延安;趙宇;羅莎
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種紅外測溫成像裝置及檢測方法，該裝置包括紅外測溫成像模塊、三維成像模塊、數據處理模塊以及校正處理模塊。紅外測溫成像模塊用于獲得被測對象的二維溫度圖像數據，三維成像模塊用于獲得被測對象表面位置數據，數據處理模塊用于根據被測對象表面位置數據、被測對象的二維溫度圖像數據以及其他參數獲得被測對象表面的三維溫度數據；校正處理模塊用于根據被測對象與紅外測溫成像模塊的位置關系對被測對象表面的三維溫度數據進行校正獲得校正后溫度數據。該裝置可以獲得被測對象表面的三維溫度分布，通過對被測對象表面的溫度進行校正，可以獲得更精確的被測對象表面的溫度。

技術領域

本發明涉及紅外成像測溫技術領域，更具體的，涉及一種紅外測溫成像裝置及其檢測方法。

技術背景

紅外熱像儀是一種利用紅外圖像探測器將不可見的紅外輻射信號轉換成可見圖像的被動成像測溫儀器，能直接測量物體表面的溫度及溫度分布，并將物體的溫度分布轉換為可視的圖像，在監視器上以灰度或偽彩色顯示出來，從而直觀得到被測目標的溫度分布場。

目前大量使用的紅外熱像儀主要是由紅外成像鏡頭、紅外焦平面陣列(FPA)、信號處理電路，顯示與控制等幾部分構成，可以獲取目標的溫度分布圖像，并考慮了目標物體的發射率對測溫精度的影響，因此當目標物體正對著熱像儀時，可以很好地測量物體表面的溫度。

實際上，由于熱像儀紅外焦平面陣列接收到的紅外熱輻射功率的大小不僅與目標物體的溫度和發射率有關，而且與其到目標的距離及相對方位有關，而現有的熱像儀無法測量與目標物體表面的相對方位關系，因此當目標物體表面與紅外焦平面陣列不平行(即目標物體不正對著熱像儀)時，所測得的溫度與目標表面實際溫度有較大差異，無法精確地反映溫度在物體表面的空間分布。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種紅外測溫成像裝置及檢測方法，旨在解決現有技術中由于沒有考慮目標物體方位對成像元件接收到熱輻射功率的影響而導致所獲得被測物體表面溫度準確度低的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供的一種紅外測溫成像裝置，包括：

紅外測溫成像模塊，用于對檢測到的被測對象發射的紅外光進行平面成像處理獲得被測對象的二維溫度圖像數據；

三維成像模塊，用于對檢測到的被測對象反射的可見光進行三維成像處理獲得被測對象表面位置數據；

數據處理模塊，其第一輸入端與三維成像模塊的第一輸出端連接，其第二輸入端與紅外測溫成像模塊的輸出端連接，用于根據被測對象表面位置數據、被測對象的二維溫度圖像數據、紅外測溫成像模塊和三維成像模塊之間的位置關系數據以及紅外測溫成像模塊的參數進行匹配處理獲得被測對象表面的三維溫度數據；

校正處理模塊，其第一輸入端與數據處理模塊的輸出端連接，其第二輸入端與三維成像模塊的第二輸出端連接，用于根據被測對象表面的三維溫度數據、被測對象的二維溫度圖像數據、被測對象表面位置數據、紅外測溫成像模塊的參數、三維成像模塊的參數以及紅外測溫成像模塊和三維成像模塊之間位置關系數據獲得被測對象表面的校正溫度數據。

進一步地，校正處理模塊根據公式獲得被測對象表面上坐標為(x,y,z)處的校正溫度數據；

其中，T_x,y,z為被測對象表面上坐標為(x,y,z)處的溫度數據，C_x,y,z為被測對象表面上坐標為(x,y,z)處的溫度校正系數，C_x,y,z＝cos(θ_x,y,z)，θ_x,y,z為被測對象表面上坐標為(x,y,z)處的法向量和被測對象表面上坐標為(x,y,z)的點到紅外測溫成像模塊的矢量之間的夾角。

進一步地，三維成像模塊(3)包括：