[發明專利]一種基于MRTD的顯微熱成像系統性能評價方法及系統

在審

• 申請號: 202010460379.X
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111579212A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 高美靜;張博智;談愛玲;閆齊崇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種基于MRTD的顯微熱成像系統性能評價方法，其特征在于，包括：

根據顯微熱成像系統的光路結構確定顯微熱成像系統的光譜輻射通量差；所述光譜輻射通量差為待測目標與背景分別在探測器單元上的光譜輻射通量的差值；

根據顯微熱成像系統的成像過程，確定顯微熱成像系統接收到的待測目標的圖像信噪比；

根據所述光譜輻射通量差和所述待測目標的圖像信噪比確定顯微熱成像系統的輸出圖像信噪比；

根據所述顯微熱成像系統的輸出圖像信噪比、所述顯微熱成像系統的噪聲等效溫差以及望遠模式的最小可分辨率溫差確定顯微熱成像系統的最小可分辨率溫差；

根據所述顯微熱成像系統的最小可分辨率溫差對所述顯微熱成像系統的溫度分辨能力進行評價。

2.根據權利要求1所述的一種基于MRTD的顯微熱成像系統性能評價方法，其特征在于，所述根據顯微熱成像系統的光路結構確定顯微熱成像系統的光譜輻射通量差，具體包括：

獲取待測目標輻射的光路參數、背景輻射的光路參數以及顯微熱成像系統的參數；所述光路參數包括待溫度、物空間微面元與顯微物鏡之間的物方孔徑角、物空間微面元與顯微物鏡之間路徑上的大氣衰減、黑體光譜輻射度、顯微熱成像系統的透射比、目標比輻射率、顯微物鏡的物空間的折射率、像空間微面元與探測器單元之間的像方孔徑角、像空間微面元與探測器單元之間的路徑上的大氣衰減、顯微物鏡的像空間的折射率、像距和輻射率；所述顯微熱成像系統的參數包括探測器單元的響應度、探測器單元的面積、測量帶寬、工作波長、噪聲功率譜、噪聲電壓、人眼濾波的系統帶寬和人眼積分時間；

根據所述待測目標輻射的光路參數確定所述待測目標的物空間微面元向所述顯微物鏡發射的輻射通量，得到第一輻射通量；

根據所述第一輻射通量確定所述待測目標經過所述顯微物鏡照射在所述探測器單元上的輻照度，得到第一輻照度；

根據所述第一輻照度和所述探測器單元的面積確定所述待測目標在所述探測器單元上的光譜輻射通量，得到第一光譜輻射通量；

根據所述背景輻射的光路參數確定所述背景的物空間微面元向所述顯微物鏡發射的輻射通量，得到第二輻射通量；

根據所述第二輻射通量確定所述背景經過所述顯微物鏡照射在所述探測器單元上的輻照度，得到第二輻照度；

根據所述第二輻照度和所述探測器單元的面積確定所述背景在所述探測器單元上的光譜輻射通量，得到第二光譜輻射通量；

根據所述第一光譜輻射通量和所述第二光譜輻射通量確定光譜輻射通量差。

3.根據權利要求1所述的一種基于MRTD的顯微熱成像系統性能評價方法，其特征在于，所述根據所述顯微熱成像系統的輸出圖像信噪比、所述顯微熱成像系統的噪聲等效溫差以及望遠模式的最小可分辨率溫差確定顯微熱成像系統的最小可分辨率溫差，具體包括：

利用公式和公式確定顯微熱成像系統的最小可分辨率溫差；其中，MRTD′為望遠模式的最小可分辨率溫差，SNR_TH為視覺閾值信噪比，MTF(f)為紅外光電系統傳遞函數，NETD為噪聲等效溫差，(τ_t·τ_h·τ_v)^1/2為人眼濾波器函數，取值范圍0.52-0.65，ΔT＝NETD，ΔT為待測目標與背景的溫度差，ε_T為待測目標的輻射率，ε_B為背景的輻射率，ε_T＝ε_B＝1，為黑體光譜輻射出射度相對溫差的變化率，T_B為背景的溫度，τ₀(λ)為顯微熱成像系統透射比，Δf_n為噪聲等效帶寬，A_d為探測器單元的面積，d₀為顯微物鏡的口徑，T為待測目標的溫度，Δε＝ε_T-ε_B為待測目標與背景的輻射率差，ε_T為待測目標的輻射率，ε_B為背景的輻射率，[λ₁,λ₂]為工作波長范圍，λ為波長，l′為像距，M₀(λ,T_B)為黑體光譜輻射出射度。