[發明專利]超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法及裝置

有效

• 申請號: 202010170234.6
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111256835B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 馮斌
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48
• 代理公司: 西安匠成知識產權代理事務所(普通合伙) 61255
• 代理人: 陳嬋歌

1.超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

利用待標定的紅外熱像儀在不同溫度組合條件下采集本底紅外圖像；

對待標定的紅外熱像儀的探測器像元構建帶有超參數和未知系數的多項式；

對待標定的紅外熱像儀的探測器像元標定出不同超參數條件下多項式的未知系數；

利用標定出的超參數多項式估計探測器像元對應的溫度測量值；

遍歷探測器像元后得到紅外圖像對應的溫度場圖像；

所述利用待標定的紅外熱像儀在不同溫度組合條件下采集本底紅外圖像；具體為：利用待標定的紅外熱像儀，在紅外鏡頭處于不同工作溫度、探測器焦平面處于不同工作溫度、面源黑體處于不同輻射溫度的組合條件下，采集本底紅外圖像。

2.根據權利要求1所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述對待標定的紅外熱像儀的探測器像元構建帶有超參數和未知系數的多項式，具體為：以紅外鏡頭的工作溫度、探測器焦平面的工作溫度、探測器像元的像素值作為三個輸入變量，以探測器像元對應的溫度測量值作為輸出變量，為每個像元構建帶有超參數和未知系數的多項式。

3.根據權利要求2所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述為每個像元構建帶有超參數和未知系數的多項式，具體構建的超參數多項式為：

其中,T_lens表示紅外鏡頭的工作溫度值，T_FPA表示探測器焦平面的工作溫度值，D_(r,c)表示探測器像元的像素值，表示探測器像元對應的溫度測量值，(r,c)分別表示像元在焦平面上的空間位置；其中N₁、N₂、N₃為多項式的超參數，β為多項式的系數。

4.根據權利要求3所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述N₁的取值范圍為大于等于0的整數，N₂取值范圍為大于等于0的整數，N₃取值范圍為大于0的整數。

5.根據權利要求1所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述對探測器的像元標定出不同超參數條件下多項式的未知系數，具體為：以紅外鏡頭工作溫度的實測值、探測器焦平面工作溫度的實測值、探測器像元的像素值作為輸入值、以面源黑體的輻射溫度的實際值作為輸出值，利用最小二乘方法，為探測器的每個像元標定出在不同超參數條件下多項式的未知系數。

6.根據權利要求1所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述利用標定出的多項式估計探測器像元對應的溫度測量值，具體為：利用各像元標定出的超參數多項式表達式，以紅外鏡頭工作溫度的實測值、探測器焦平面工作溫度的實測值、探測器像元的像素值，估計探測器像元對應的溫度測量值。

7.根據權利要求1所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法，其特征在于，所述待標定的紅外熱像儀的探測器為氧化釩材料的非制冷紅外焦平面探測器、非晶硅材料的非制冷紅外焦平面探測器、制冷型紅外焦平面探測器三種中的任一種。

8.根據權利要求1-7中任一所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定方法提出超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定裝置，其特征在于，包括：

本底紅外圖像采集單元，利用待標定的紅外熱像儀在不同溫度組合條件下采集本底紅外圖像；

超參數多項式構建單元，對待標定的紅外熱像儀的探測器像元構建帶有超參數和未知系數的多項式；

超參數多項式標定單元，對待標定的紅外熱像儀的探測器像元標定出不同超參數條件下多項式的未知系數；

溫度估計單元，根據標定出的多項式估計探測器像元對應的溫度測量值；

紅外圖像標定單元，將溫度估計單元遍歷探測器像元，得到紅外圖像對應的溫度場圖像。

9.根據權利要求8所述的超參數多項式物理模型的測溫紅外熱像儀標定裝置，其特征在于，所述本底紅外圖像采集單元包括：待標定的紅外熱像儀、高低溫試驗箱、面源黑體；所述待標定的紅外熱像儀和面源黑體放置于高低溫試驗箱內，所述待標定的紅外熱像儀對準面源黑體；所述待標定的紅外熱像儀包括紅外鏡頭和紅外焦平面探測器，所述紅外鏡頭上設置第一溫度傳感器，所述紅外焦平面探測器的焦平面上設置第二溫度傳感器，所述待標定的紅外熱像儀與上位機連接。