一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻退龉鈱W(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的灰度圖像;獲取參考物的溫度及灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū)域的灰度值;獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的灰度值,獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度;將待測(cè)對(duì)象的灰度值與參考物的灰度值相減得到灰度差,根據(jù)所述第一溫度與圖像灰度值的變化關(guān)系以及所述灰度差得到溫度差;利用所述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫度。本發(fā)明的高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),通過基于探測(cè)器工作溫度及相對(duì)測(cè)量的方法,獲得高精度的紅外熱像測(cè)溫,溫度測(cè)量精度高、測(cè)溫精度波動(dòng)小,穩(wěn)定性高。
【專利說明】-種高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),尤其設(shè)及一種基于探測(cè)器工作溫度及 相對(duì)測(cè)量的高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展,紅外成像和紅外測(cè)溫越來越廣泛地應(yīng)用到人們生產(chǎn)和生活 的多個(gè)領(lǐng)域?,F(xiàn)有紅外熱像測(cè)溫技術(shù)由于受到紅外熱像設(shè)備本身溫度變化W及光學(xué)機(jī)構(gòu)的 影響,導(dǎo)致測(cè)溫精度不高、測(cè)溫精度波動(dòng)大,穩(wěn)定性差。尤其是對(duì)人體進(jìn)行高精度測(cè)溫時(shí),測(cè) 溫精度往往不能滿足使用要求,導(dǎo)致誤報(bào)和錯(cuò)報(bào)的現(xiàn)象出現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是;構(gòu)建一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),克服現(xiàn)有 技術(shù)測(cè)溫精度不高、測(cè)溫精度波動(dòng)大,穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是;構(gòu)建一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法,包括由紅外焦平面?zhèn)?感器組成的紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?、光學(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元,所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法 包括如下步驟:
[0005] 采集灰度圖像:通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻退龉鈱W(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的 灰度圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖像;
[0006] 獲取參考物的溫度及灰度值:獲取參考物的溫度及灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū) 域的灰度值;
[0007] 獲取待測(cè)對(duì)象的灰度值及第一溫度:獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的灰 度值,根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線 關(guān)系,獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度;
[000引獲取溫度差;將待測(cè)對(duì)象的灰度值與參考物的灰度值相減,得到灰度差,根據(jù)所述 第一溫度與圖像灰度值的變化關(guān)系W及所述灰度差得到溫度差;
[0009] 獲取待測(cè)對(duì)象的溫度;利用所述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫 度。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:還包括對(duì)采集的灰度圖像進(jìn)行校正。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:對(duì)采集的灰度圖像進(jìn)行校正方法如下;對(duì)采集的灰 度圖像進(jìn)行校正方法如下;預(yù)存紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵胁煌ぷ鳒囟葪l件下的多幅溫度均 勻物體的灰度圖像,獲取當(dāng)前采集的灰度圖像與預(yù)存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差 值,將差值最均勻的灰度圖像與采集的灰度圖像做差進(jìn)行校正。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:對(duì)采集的灰度圖像進(jìn)行校正還包括單點(diǎn)校正和多點(diǎn) 校正。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:在獲取參考物的溫度時(shí),所述參考物上設(shè)置溫度采 集模塊和通訊模塊,所述處理器單元通過所述通訊模塊獲取所述參考物的溫度。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:在獲取參考物的溫度時(shí),還包括在所述處理器單元 設(shè)置參考物的溫度。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:在獲取參考物的溫度及灰度值步驟中,所述參考物 灰度圖像區(qū)域包括參考物灰度圖像的全部區(qū)域或部分區(qū)域。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案是;構(gòu)建一種高精度紅外熱像測(cè)溫系統(tǒng),包括由紅外焦平面?zhèn)?感器組成的紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?、光學(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元、采集灰度圖像的采集模塊、參 考物溫度獲取模塊、參考物灰度值獲取模塊、待測(cè)對(duì)象灰度值獲取模塊、第一溫度獲取模 塊、溫度差獲取模塊、待測(cè)對(duì)象溫度獲取模塊,所述采集模塊通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝?列和光學(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的灰度圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖 像;所述參考物溫度獲取模塊獲取參考物的溫度;所述參考物灰度值獲取模塊獲取灰度圖 像中參考物灰度圖像區(qū)域的灰度值;所述待測(cè)對(duì)象灰度值獲取模塊獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì) 象灰度圖像區(qū)域的灰度值;根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?biāo)溫度和圖 像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線關(guān)系,所述第一溫度獲取模塊獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度;所述溫度差 獲取模塊將待測(cè)對(duì)象的灰度值與參考物的灰度值相減,得到灰度差,所述溫度差獲取模塊 根據(jù)所述第一溫度與圖像灰度值的變化關(guān)系W及所述灰度差得到溫度差;所述待測(cè)對(duì)象溫 度獲取模塊利用所述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫度。
[0017] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:還包括進(jìn)行圖像校正的圖像校正模塊,所述圖像校 正模塊預(yù)存紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵胁煌ぷ鳒囟葪l件下的多幅溫度均勻物體的灰度圖像, 將當(dāng)前采集的灰度圖像與預(yù)存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值,將差值最均勻的灰 度圖像與采集的灰度圖像做差進(jìn)行校正。
[001引本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述參考物上設(shè)置溫度采集模塊和通訊模塊,所述 處理器單元通過所述通訊模塊獲取所述參考物的溫度。
[0019] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是;還包括溫度報(bào)警模塊,所述溫度報(bào)警模塊設(shè)置待測(cè) 對(duì)象的溫度闊值,所述溫度報(bào)警模塊在所述待測(cè)對(duì)象溫度獲取模塊獲取的待測(cè)物溫度高于 所述溫度闊值時(shí)報(bào)警。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)效果是;構(gòu)建一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),包括由紅外焦 平面?zhèn)鞲衅鹘M成的紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵小⒐鈱W(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元,通過所述紅外焦平面?zhèn)?感器陣列和所述光學(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的灰度圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象 的灰度圖像;獲取參考物的溫度及灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū)域的灰度值;獲取灰度圖 像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的灰度值,根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?標(biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線關(guān)系,獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度;將待測(cè)對(duì)象的灰度值與 參考物的灰度值相減,得到灰度差,根據(jù)所述第一溫度與圖像灰度值的變化關(guān)系W及所述 灰度差得到溫度差;利用所述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫度。本發(fā)明的 高精度紅外熱像測(cè)溫方法及系統(tǒng),通過基于探測(cè)器工作溫度及相對(duì)測(cè)量的方法,獲得高精 度的紅外熱像測(cè)溫,溫度測(cè)量精度高、測(cè)溫精度波動(dòng)小,穩(wěn)定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明的溫度和圖像灰度值曲線關(guān)系。
[0023] 圖3為本發(fā)明傳感器不同工作溫度下的溫度和圖像灰度值曲線關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0025] 如圖1所示,本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是;構(gòu)建一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法,包括 由紅外焦平面?zhèn)鞲衅鹘M成的紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?、光學(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元,所述高精度紅 外熱像測(cè)溫方法包括如下步驟:
[0026] 采集灰度圖像:通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻退龉鈱W(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的 灰度圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖像。
[0027] 具體實(shí)施過程如下;在紅外焦平面?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)區(qū)域內(nèi),紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵兄?的傳感器通過所述光學(xué)機(jī)構(gòu)探測(cè)該區(qū)域的物體,后端設(shè)備獲取傳感器的輸出電壓,經(jīng)模數(shù) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的灰度圖像。目P,采集探測(cè)區(qū)域內(nèi)的探測(cè)信號(hào),獲取該探測(cè)信號(hào)的灰度圖 像。參考物和待測(cè)對(duì)象需要放置在紅外焦平面?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)區(qū)域內(nèi),獲取的探測(cè)區(qū)域的灰度 圖像中包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖像。具體實(shí)施例中,參考物和待測(cè)對(duì)象所在的環(huán)境 為同一溫度環(huán)境。
[002引獲取參考物的溫度及灰度值:獲取參考物的溫度及灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū) 域的灰度值。
[0029] 具體實(shí)施過程如下;獲取參考物的溫度包括多種方式;第一種方式是:所述參考 物上設(shè)置溫度采集模塊和通訊模塊,溫度采集模塊實(shí)時(shí)采集參考物的溫度,然后將采集的 溫度通過通訊模塊傳送到所述處理器單元,所述處理器單元獲取所述參考物的溫度。第二 種方式,通過直接測(cè)量參考物的溫度,將測(cè)量的參考物的溫度的數(shù)值設(shè)置到處理器單元中, 由所述處理器單元獲取所述參考物的溫度。第=種方式是:通過獲取參考物周圍環(huán)境的溫 度,然后將該溫度傳送到所述處理器單元,從而所述處理器單元獲取所述參考物的溫度。第 四種方式,通過黑體等方式作為參考物,然后由黑體設(shè)置溫度,所述處理器單元獲取黑體的 溫度即為參考物的溫度。對(duì)參考物的溫度在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次獲取,對(duì)多次獲取的參考物 溫度值進(jìn)行平均,取溫度的平均值,短時(shí)間通??蒞為0. 05秒到3秒之間,該樣參考物的溫 度更加穩(wěn)定、精確。獲取灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū)域的灰度值,具體實(shí)施例中,所述參 考物灰度圖像區(qū)域包括參考物灰度圖像的全部區(qū)域或部分區(qū)域,即,獲取參考物灰度圖像 全部區(qū)域的圖像灰度值或部分區(qū)域的圖像灰度值,W獲得參考物圖像的灰度值即可。對(duì)參 考物的圖像灰度值在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次采集,對(duì)多次獲取的參考物溫度值進(jìn)行平均,取圖 像灰度值的平均值,短時(shí)間通??蒞為0. 05秒到3秒之間,該樣參考物的圖像灰度值更加 穩(wěn)定、精確。
[0030] 獲取待測(cè)對(duì)象的灰度值及第一溫度:獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的灰 度值,根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線 關(guān)系,獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度。對(duì)待測(cè)對(duì)象的圖像灰度值在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次采集,對(duì)多 次獲取的待測(cè)對(duì)象圖像灰度值進(jìn)行平均,取圖像灰度值的平均值,短時(shí)間通??蒞為0. 05 秒到3秒之間,該樣待測(cè)對(duì)象的圖像灰度值更加穩(wěn)定、精確。對(duì)待測(cè)對(duì)象的第一溫度在短時(shí) 間內(nèi)進(jìn)行多次獲取,然后平均,取第一溫度的平均值,短時(shí)間通??蒞為0. 05秒到3秒之 間,該樣待測(cè)對(duì)象的第一溫度更加穩(wěn)定、精確。
[0031] 具體實(shí)施過程如下;根據(jù)系統(tǒng)或用戶的需要,由系統(tǒng)或用戶確定待測(cè)對(duì)象的區(qū)域, 選取灰度圖像中需要的待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域,獲取需要的待測(cè)對(duì)象區(qū)域的圖像灰度值。 定標(biāo)溫度和圖像灰度值具有對(duì)應(yīng)關(guān)系,根據(jù)定標(biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取探測(cè)區(qū) 域內(nèi)指定區(qū)域平均灰度值對(duì)應(yīng)的溫度,具體實(shí)施例中,所述定標(biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng) 關(guān)系是一種曲線關(guān)系,即為定標(biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線關(guān)系。
[0032] 定標(biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線關(guān)系由系統(tǒng)預(yù)先構(gòu)建,不需要每次測(cè)溫時(shí)構(gòu) 建,其具體構(gòu)建過程如下:
[0033] 要獲取溫度與灰度曲線的關(guān)系,首先建立溫度t和圖像灰度值g的數(shù)學(xué)模型,并采 集不同溫度t下的圖像灰度值g,然后計(jì)算模型系數(shù),最終得到了模型公式?,F(xiàn)舉例如何得 到模型公式:
[0034] 建立一個(gè)溫度t和圖像灰度值g的數(shù)學(xué)模型;g = a*t3+b*t2+c*t+d ;其中t為溫 度,g為灰度,a,b,C,d為常數(shù)。
[0035] 采集數(shù)據(jù);分別采集溫度tl、t2、t3、,t4時(shí)的灰度值g = gl、g2、g3、g4。
[0036] 把上述t與g分別代入模型g = a*t3+b*t2+c*t+d中,得到如下方程組:
[0037]
【權(quán)利要求】
1. 一種高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,包括由紅外焦平面?zhèn)鞲衅鹘M成的紅外 焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?、光學(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元,所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法包括如下步驟: 采集灰度圖像:通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻退龉鈱W(xué)機(jī)構(gòu)獲取探測(cè)區(qū)域的灰度 圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖像; 獲取參考物的溫度及灰度值:獲取參考物的溫度及灰度圖像中參考物灰度圖像區(qū)域的 灰度值; 獲取待測(cè)對(duì)象的灰度值及第一溫度:獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的灰度 值,根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲線關(guān) 系,獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度; 獲取溫度差:將待測(cè)對(duì)象的灰度值與參考物的灰度值相減,得到灰度差,根據(jù)所述第一 溫度與圖像灰度值的變化關(guān)系以及所述灰度差得到溫度差; 獲取待測(cè)對(duì)象的溫度:利用所述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,還包括對(duì)采集的灰度 圖像進(jìn)行校正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,對(duì)采集的灰度圖像進(jìn) 行校正方法如下:預(yù)存紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵胁煌ぷ鳒囟葪l件下的多幅溫度均勻物體的 灰度圖像,獲取當(dāng)前采集的灰度圖像與預(yù)存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值,將差 值最均勻的灰度圖像與采集的灰度圖像做差進(jìn)行校正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,在獲取參考物的溫度 時(shí),所述參考物上設(shè)置溫度采集模塊和通訊模塊,所述處理器單元通過所述通訊模塊獲取 所述參考物的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,在獲取參考物的溫度 時(shí),還包括在所述處理器單元設(shè)置參考物的溫度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高精度紅外熱像測(cè)溫方法,其特征在于,在獲取參考物的溫度 及灰度值步驟中,所述參考物灰度圖像區(qū)域包括參考物灰度圖像的全部區(qū)域或部分區(qū)域。
7. -種高精度紅外熱像測(cè)溫系統(tǒng),其特征在于,包括由紅外焦平面?zhèn)鞲衅鹘M成的紅外 焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵小⒐鈱W(xué)機(jī)構(gòu)、處理器單元、采集灰度圖像的采集模塊、參考物溫度獲取模 塊、參考物灰度值獲取模塊、待測(cè)對(duì)象灰度值獲取模塊、第一溫度獲取模塊、溫度差獲取模 塊、待測(cè)對(duì)象溫度獲取模塊,所述采集模塊通過所述紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻凸鈱W(xué)機(jī)構(gòu)獲 取探測(cè)區(qū)域的灰度圖像,所述灰度圖像包括參考物和待測(cè)對(duì)象的灰度圖像;所述參考物溫 度獲取模塊獲取參考物的溫度;所述參考物灰度值獲取模塊獲取灰度圖像中參考物灰度圖 像區(qū)域的灰度值;所述待測(cè)對(duì)象灰度值獲取模塊獲取灰度圖像中待測(cè)對(duì)象灰度圖像區(qū)域的 灰度值;根據(jù)當(dāng)前紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械墓ぷ鳒囟认碌亩?biāo)溫度和圖像灰度值的對(duì)應(yīng)曲 線關(guān)系,所述第一溫度獲取模塊獲取待測(cè)對(duì)象的第一溫度;所述溫度差獲取模塊將待測(cè)對(duì) 象的灰度值與參考物的灰度值相減,得到灰度差,所述溫度差獲取模塊根據(jù)所述第一溫度 與圖像灰度值的變化關(guān)系以及所述灰度差得到溫度差;所述待測(cè)對(duì)象溫度獲取模塊利用所 述參考物的溫度和所述溫度差得到待測(cè)對(duì)象的溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述高精度紅外熱像測(cè)溫系統(tǒng),其特征在于,還包括進(jìn)行圖像校正 的圖像校正模塊,所述圖像校正模塊預(yù)存紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵胁煌ぷ鳒囟葪l件下的多 幅溫度均勻物體的灰度圖像,將當(dāng)前采集的灰度圖像與預(yù)存的多幅溫度均勻物體的灰度圖 像的差值,將差值最均勻的灰度圖像與采集的灰度圖像做差進(jìn)行校正。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述高精度紅外熱像測(cè)溫系統(tǒng),其特征在于,所述參考物上設(shè)置溫 度采集模塊和通訊模塊,所述處理器單元通過所述通訊模塊獲取所述參考物的溫度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述高精度紅外熱像測(cè)溫系統(tǒng),其特征在于,還包括溫度報(bào)警模 塊,所述溫度報(bào)警模塊設(shè)置待測(cè)對(duì)象的溫度閾值,所述溫度報(bào)警模塊在所述待測(cè)對(duì)象溫度 獲取模塊獲取的待測(cè)物溫度高于所述溫度閾值時(shí)報(bào)警。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK104501969SQ201410836953
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月28日
【發(fā)明者】姜磊, 易尚潭 申請(qǐng)人:浙江兆晟科技有限公司