一种高精度红外热像测温方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高精度红外热像测温方法及系统，通过所述红外焦平面传感器阵列和所述光学机构获取探测区域的灰度图像；获取参考物的温度及灰度图像中参考物灰度图像区域的灰度值；获取灰度图像中待测对象灰度图像区域的灰度值，获取待测对象的第一温度；将待测对象的灰度值与参考物的灰度值相减得到灰度差，根据所述第一温度与图像灰度值的变化关系以及所述灰度差得到温度差；利用所述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温度。本发明的高精度红外热像测温方法及系统，通过基于探测器工作温度及相对测量的方法，获得高精度的红外热像测温，温度测量精度高、测温精度波动小，稳定性高。
【专利说明】-种高精度红外热像测溫方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种红外热像测温方法及系统，尤其设及一种基于探测器工作温度及 相对测量的高精度红外热像测温方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展，红外成像和红外测温越来越广泛地应用到人们生产和生活 的多个领域。现有红外热像测温技术由于受到红外热像设备本身温度变化W及光学机构的 影响，导致测温精度不高、测温精度波动大，稳定性差。尤其是对人体进行高精度测温时，测 温精度往往不能满足使用要求，导致误报和错报的现象出现。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是；构建一种高精度红外热像测温方法及系统，克服现有 技术测温精度不高、测温精度波动大，稳定性差的技术问题。
[0004] 本发明的技术方案是；构建一种高精度红外热像测温方法，包括由红外焦平面传 感器组成的红外焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元，所述高精度红外热像测温方法 包括如下步骤：
[0005] 采集灰度图像：通过所述红外焦平面传感器阵列和所述光学机构获取探测区域的 灰度图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象的灰度图像；
[0006] 获取参考物的温度及灰度值：获取参考物的温度及灰度图像中参考物灰度图像区 域的灰度值；
[0007] 获取待测对象的灰度值及第一温度：获取灰度图像中待测对象灰度图像区域的灰 度值，根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应曲线 关系，获取待测对象的第一温度；
[000引获取温度差；将待测对象的灰度值与参考物的灰度值相减，得到灰度差，根据所述 第一温度与图像灰度值的变化关系W及所述灰度差得到温度差；
[0009] 获取待测对象的温度；利用所述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温 度。
[0010] 本发明的进一步技术方案是：还包括对采集的灰度图像进行校正。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：对采集的灰度图像进行校正方法如下；对采集的灰 度图像进行校正方法如下；预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均 匀物体的灰度图像，获取当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差 值，将差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：对采集的灰度图像进行校正还包括单点校正和多点 校正。
[0013] 本发明的进一步技术方案是：在获取参考物的温度时，所述参考物上设置温度采 集模块和通讯模块，所述处理器单元通过所述通讯模块获取所述参考物的温度。
[0014] 本发明的进一步技术方案是：在获取参考物的温度时，还包括在所述处理器单元 设置参考物的温度。
[0015] 本发明的进一步技术方案是：在获取参考物的温度及灰度值步骤中，所述参考物 灰度图像区域包括参考物灰度图像的全部区域或部分区域。
[0016] 本发明的技术方案是；构建一种高精度红外热像测温系统，包括由红外焦平面传 感器组成的红外焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元、采集灰度图像的采集模块、参 考物温度获取模块、参考物灰度值获取模块、待测对象灰度值获取模块、第一温度获取模 块、温度差获取模块、待测对象温度获取模块，所述采集模块通过所述红外焦平面传感器阵 列和光学机构获取探测区域的灰度图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象的灰度图 像；所述参考物温度获取模块获取参考物的温度；所述参考物灰度值获取模块获取灰度图 像中参考物灰度图像区域的灰度值；所述待测对象灰度值获取模块获取灰度图像中待测对 象灰度图像区域的灰度值；根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定标温度和图 像灰度值的对应曲线关系，所述第一温度获取模块获取待测对象的第一温度；所述温度差 获取模块将待测对象的灰度值与参考物的灰度值相减，得到灰度差，所述温度差获取模块 根据所述第一温度与图像灰度值的变化关系W及所述灰度差得到温度差；所述待测对象温 度获取模块利用所述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温度。
[0017] 本发明的进一步技术方案是：还包括进行图像校正的图像校正模块，所述图像校 正模块预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀物体的灰度图像， 将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差值，将差值最均匀的灰 度图像与采集的灰度图像做差进行校正。
[001引本发明的进一步技术方案是：所述参考物上设置温度采集模块和通讯模块，所述 处理器单元通过所述通讯模块获取所述参考物的温度。
[0019] 本发明的进一步技术方案是；还包括温度报警模块，所述温度报警模块设置待测 对象的温度阔值，所述温度报警模块在所述待测对象温度获取模块获取的待测物温度高于 所述温度阔值时报警。
[0020] 本发明的技术效果是；构建一种高精度红外热像测温方法及系统，包括由红外焦 平面传感器组成的红外焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元，通过所述红外焦平面传 感器阵列和所述光学机构获取探测区域的灰度图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象 的灰度图像；获取参考物的温度及灰度图像中参考物灰度图像区域的灰度值；获取灰度图 像中待测对象灰度图像区域的灰度值，根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定 标温度和图像灰度值的对应曲线关系，获取待测对象的第一温度；将待测对象的灰度值与 参考物的灰度值相减，得到灰度差，根据所述第一温度与图像灰度值的变化关系W及所述 灰度差得到温度差；利用所述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温度。本发明的 高精度红外热像测温方法及系统，通过基于探测器工作温度及相对测量的方法，获得高精 度的红外热像测温，温度测量精度高、测温精度波动小，稳定性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的结构示意图。
[0022] 图2为本发明的温度和图像灰度值曲线关系。
[0023] 图3为本发明传感器不同工作温度下的温度和图像灰度值曲线关系。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0025] 如图1所示，本发明的【具体实施方式】是；构建一种高精度红外热像测温方法，包括 由红外焦平面传感器组成的红外焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元，所述高精度红 外热像测温方法包括如下步骤：
[0026] 采集灰度图像：通过所述红外焦平面传感器阵列和所述光学机构获取探测区域的 灰度图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象的灰度图像。
[0027] 具体实施过程如下；在红外焦平面传感器探测区域内，红外焦平面传感器阵列中 的传感器通过所述光学机构探测该区域的物体，后端设备获取传感器的输出电压，经模数 转换为数字信号的灰度图像。目P，采集探测区域内的探测信号，获取该探测信号的灰度图 像。参考物和待测对象需要放置在红外焦平面传感器探测区域内，获取的探测区域的灰度 图像中包括参考物和待测对象的灰度图像。具体实施例中，参考物和待测对象所在的环境 为同一温度环境。
[002引获取参考物的温度及灰度值：获取参考物的温度及灰度图像中参考物灰度图像区 域的灰度值。
[0029] 具体实施过程如下；获取参考物的温度包括多种方式；第一种方式是：所述参考 物上设置温度采集模块和通讯模块，温度采集模块实时采集参考物的温度，然后将采集的 温度通过通讯模块传送到所述处理器单元，所述处理器单元获取所述参考物的温度。第二 种方式，通过直接测量参考物的温度，将测量的参考物的温度的数值设置到处理器单元中， 由所述处理器单元获取所述参考物的温度。第=种方式是：通过获取参考物周围环境的温 度，然后将该温度传送到所述处理器单元，从而所述处理器单元获取所述参考物的温度。第 四种方式，通过黑体等方式作为参考物，然后由黑体设置温度，所述处理器单元获取黑体的 温度即为参考物的温度。对参考物的温度在短时间内进行多次获取，对多次获取的参考物 温度值进行平均，取温度的平均值，短时间通常可W为0. 05秒到3秒之间，该样参考物的温 度更加稳定、精确。获取灰度图像中参考物灰度图像区域的灰度值，具体实施例中，所述参 考物灰度图像区域包括参考物灰度图像的全部区域或部分区域，即，获取参考物灰度图像 全部区域的图像灰度值或部分区域的图像灰度值，W获得参考物图像的灰度值即可。对参 考物的图像灰度值在短时间内进行多次采集，对多次获取的参考物温度值进行平均，取图 像灰度值的平均值，短时间通常可W为0. 05秒到3秒之间，该样参考物的图像灰度值更加 稳定、精确。
[0030] 获取待测对象的灰度值及第一温度：获取灰度图像中待测对象灰度图像区域的灰 度值，根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应曲线 关系，获取待测对象的第一温度。对待测对象的图像灰度值在短时间内进行多次采集，对多 次获取的待测对象图像灰度值进行平均，取图像灰度值的平均值，短时间通常可W为0. 05 秒到3秒之间，该样待测对象的图像灰度值更加稳定、精确。对待测对象的第一温度在短时 间内进行多次获取，然后平均，取第一温度的平均值，短时间通常可W为0. 05秒到3秒之 间，该样待测对象的第一温度更加稳定、精确。
[0031] 具体实施过程如下；根据系统或用户的需要，由系统或用户确定待测对象的区域， 选取灰度图像中需要的待测对象灰度图像区域，获取需要的待测对象区域的图像灰度值。 定标温度和图像灰度值具有对应关系，根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区 域内指定区域平均灰度值对应的温度，具体实施例中，所述定标温度和图像灰度值的对应 关系是一种曲线关系，即为定标温度和图像灰度值的对应曲线关系。
[0032] 定标温度和图像灰度值的对应曲线关系由系统预先构建，不需要每次测温时构 建，其具体构建过程如下：
[0033] 要获取温度与灰度曲线的关系，首先建立温度t和图像灰度值g的数学模型，并采 集不同温度t下的图像灰度值g，然后计算模型系数，最终得到了模型公式。现举例如何得 到模型公式：
[0034] 建立一个温度t和图像灰度值g的数学模型；g = a*t3+b*t2+c*t+d ;其中t为温 度，g为灰度，a，b，C，d为常数。
[0035] 采集数据；分别采集温度tl、t2、t3、，t4时的灰度值g = gl、g2、g3、g4。
[0036] 把上述t与g分别代入模型g = a*t3+b*t2+c*t+d中，得到如下方程组：
[0037]
【权利要求】
1. 一种高精度红外热像测温方法，其特征在于，包括由红外焦平面传感器组成的红外 焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元，所述高精度红外热像测温方法包括如下步骤： 采集灰度图像：通过所述红外焦平面传感器阵列和所述光学机构获取探测区域的灰度 图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象的灰度图像； 获取参考物的温度及灰度值：获取参考物的温度及灰度图像中参考物灰度图像区域的 灰度值； 获取待测对象的灰度值及第一温度：获取灰度图像中待测对象灰度图像区域的灰度 值，根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应曲线关 系，获取待测对象的第一温度； 获取温度差：将待测对象的灰度值与参考物的灰度值相减，得到灰度差，根据所述第一 温度与图像灰度值的变化关系以及所述灰度差得到温度差； 获取待测对象的温度：利用所述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温度。
2. 根据权利要求1所述高精度红外热像测温方法，其特征在于，还包括对采集的灰度 图像进行校正。
3. 根据权利要求2所述高精度红外热像测温方法，其特征在于，对采集的灰度图像进 行校正方法如下：预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀物体的 灰度图像，获取当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差值，将差 值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正。
4. 根据权利要求1所述高精度红外热像测温方法，其特征在于，在获取参考物的温度 时，所述参考物上设置温度采集模块和通讯模块，所述处理器单元通过所述通讯模块获取 所述参考物的温度。
5. 根据权利要求1所述高精度红外热像测温方法，其特征在于，在获取参考物的温度 时，还包括在所述处理器单元设置参考物的温度。
6. 根据权利要求1所述高精度红外热像测温方法，其特征在于，在获取参考物的温度 及灰度值步骤中，所述参考物灰度图像区域包括参考物灰度图像的全部区域或部分区域。
7. -种高精度红外热像测温系统，其特征在于，包括由红外焦平面传感器组成的红外 焦平面传感器阵列、光学机构、处理器单元、采集灰度图像的采集模块、参考物温度获取模 块、参考物灰度值获取模块、待测对象灰度值获取模块、第一温度获取模块、温度差获取模 块、待测对象温度获取模块，所述采集模块通过所述红外焦平面传感器阵列和光学机构获 取探测区域的灰度图像，所述灰度图像包括参考物和待测对象的灰度图像；所述参考物温 度获取模块获取参考物的温度；所述参考物灰度值获取模块获取灰度图像中参考物灰度图 像区域的灰度值；所述待测对象灰度值获取模块获取灰度图像中待测对象灰度图像区域的 灰度值；根据当前红外焦平面传感器阵列的工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应曲 线关系，所述第一温度获取模块获取待测对象的第一温度；所述温度差获取模块将待测对 象的灰度值与参考物的灰度值相减，得到灰度差，所述温度差获取模块根据所述第一温度 与图像灰度值的变化关系以及所述灰度差得到温度差；所述待测对象温度获取模块利用所 述参考物的温度和所述温度差得到待测对象的温度。
8. 根据权利要求7所述高精度红外热像测温系统，其特征在于，还包括进行图像校正 的图像校正模块，所述图像校正模块预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多 幅温度均匀物体的灰度图像，将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图 像的差值，将差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正。
9. 根据权利要求7所述高精度红外热像测温系统，其特征在于，所述参考物上设置温 度采集模块和通讯模块，所述处理器单元通过所述通讯模块获取所述参考物的温度。
10. 根据权利要求7所述高精度红外热像测温系统，其特征在于，还包括温度报警模 块，所述温度报警模块设置待测对象的温度阈值，所述温度报警模块在所述待测对象温度 获取模块获取的待测物温度高于所述温度阈值时报警。
【文档编号】G01J5/10GK104501969SQ201410836953
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月28日 优先权日:2014年12月28日
【发明者】姜磊, 易尚潭 申请人:浙江兆晟科技有限公司