一种红外热像仪的校正方法及红外热像仪与流程

本发明涉及红外热成像技术领域，尤其涉及一种红外热像仪的校正方法及红外热像仪。

背景技术：

任何温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都在不停地发射红外辐射(热辐射)。红外辐射是一种电磁波，波长范围在0.7μm～1000μm，且不同温度下物体对外辐射的波长不一样。红外测温热像仪可在捕获红外辐射后将其转化为电信号，并经过算法处理最终输出温度信息。

红外测温热像仪以非接触、测温精度高、快速方便等优点，广泛应用于石油化工、医疗识别及电力安全等领域，但由于红外测温热像仪中的探测器为温度敏感的元器件，在红外测温热像仪开机后的一段时间内，电子器件工作功耗引起会引起热像仪整体结构温度上升，整体结构温度的上则会升引起探测器接收到的红外辐射能量的变化，最终表现为测得温度的变化和不准确。如果不进行温度校正，红外测温热像仪在开机30min后温度才会稳定，而温度稳定后使用红外测温热像仪测得目标的温度才会准确可靠。但这段等待时间给使用带来极大的不便，因此如何使其开机后即可测温准确是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种红外热像仪的校正方法，所述方法包括：

获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值，所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；

获取测量得到的所述红外热像仪的温度值；

根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值调整值；

根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

在一些实施例中，所述获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值包括：

根据红外热像仪的探测器采集的目标物体的红外辐射，确定目标物体的初始灰度值；

所述获取测量得到的所述红外热像仪的温度值包括：

获取测量得到的预设部件的温度值，探测器设于所述预设部件上。

在一些实施例中，所述根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度包括：

根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，生成初始温度；

根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

在一些实施例中，所述根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度包括：

根据所述红外热像仪所处的环境湿度、所述对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

在一些实施例中，所述预设时间阈值为30分钟。

第二方面，本申请提供了一种红外热像仪的校正装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值，所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；获取测量得到的所述红外热像仪的温度值；

计算模块，用于根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值变化系数；根据所述灰度值变化系数及所述温度值，确定对应的灰度值调整值；根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

判断模块，用于根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

第三方面，本申请提供了一种红外热像仪，包括：

探测器，用于采集目标物体的红外辐射；

预设部件，所述探测器设于所述预设部件上；

温度传感器，用于采集所述预设部件的温度值；

处理装置，用于根据红外热像仪的探测器采集的目标物体的红外辐射，确定目标物体的初始灰度值，所述红外辐射的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；

获取所述温度传感器采集的所述预设部件的温度值；

根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值变化系数；

根据所述灰度值变化系数及所述温度值，确定对应的灰度值调整值；

根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

在一些实施例中，所述预设部件包括法兰，所述探测器设于所述法兰的外表面上或嵌入于所述法兰内。

在一些实施例中，所述红外热像仪还包括镜头，所述镜头用于将所述目标物体发射出的红外辐射汇聚至所述探测器。

在一些实施例中，所述处理装置还可用于根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，生成初始温度；根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

本发明实现的有益效果为：

本申请提供了一种红外热像仪的校正方法及热像仪，所述方法获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值，所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；获取测量得到的所述红外热像仪的温度值；根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值调整值；根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度，本申请通过测量红外热像仪的温度，根据温度值计算并确定了对应的灰度值调整值，根据灰度值调整值及目标物体的初始灰度值可以确定目标物体对应的真实的灰度值，根据该灰度值可以确定目标物体的温度，实现了避免红外热像仪的温度变化对测量得到的目标物体的温度造成影响，红外热像仪开机即可测量得到准确的温度，提升了红外热像仪的使用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的红外热像仪的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的法兰结构示意图；

图3是本申请实施例提供的去除了镜头的红外热像仪示意图；

图4是本申请实施例提供的红外热像仪测温示意图；

图5是本申请实施例提供的红外热像仪结构示意图；

图6是本申请实施例提供的方法流程图；

图7示出了使用本申请提供的校正方法进行测温校正的红外热像仪与现有技术的红外热像仪的测温效果对比图表。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术所述，热像仪刚开机时，热像仪本身的温度会发生变化导致测得的温度不准确。为解决上述问题，本申请提出了一种红外热像仪的校正方法，避免了红外热像仪的温度变化对测量得到的目标物体的温度造成影响，红外热像仪开机即可测量得到准确的温度，提升了红外热像仪的使用效率。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供的红外热像仪包括光学镜头1、温度传感器2、红外探测器3、信息处理模块4及法兰5，光学镜头1用于将待测量温度的目标物体发出的红外辐射汇聚至红外探测器3，红外探测器3用于根据红外辐射生成相应的模拟信号并发送至信息处理模块4，信息处理模块4根据接收的模拟信号生成相应的灰度值并根据灰度值输出相应的温度数据。法兰5是红外热像仪常用的结构件，主要用于固定光学镜头。红外探测器可设置于法兰的外表面上或嵌入于法兰内。

图2示出了一种法兰的横截面结构，由于法兰与红外探测器的距离很近，法兰发出的红外辐射将会对红外探测器测得目标物体的灰度值以及温度度数造成较大的影响。为了便于量化红外热像仪的温度对测得的灰度值的影响，可以认为法兰的温度就是红外热像仪的温度。也可将红外探测器的其他任意部件的温度或红外探测器所有部件的平均温度作为红外探测器的温度，本申请对此不加限定。如图1所示，温度传感器2可以设置在法兰5上，以测量法兰5的温度。具体的，红外探测器也可以设置在其他任意的部件上，温度传感器可也同时设置在该部件上，以测量部件的温度。

可以预先进行实验确定每一温度值对应的灰度值变化系数，所述实验的过程可以包括：

a1、如图3所示，去除红外热像仪的镜头并使探测器3直接面对标准黑体辐射源6，使标准黑体辐射源充满红外热像仪的整个视场，将标准黑体辐射源的温度调节为预设温度；

黑体是指在任何温度下都能够全部吸收任何波长入射辐射的物体，黑体的反射率和透射率均为0，吸收率为1。标准黑体辐射源是按照黑体标准制作的辐射源，是研制红外设备的绝对标准。

可将红外热像仪静置足够长的时间，例如一天，使红外热像仪的温度稳定。

a2、开启红外热像仪，探测器3每隔预设时间段采集一次红外辐射，处理装置根据探测器3采集的红外辐射生成标准黑体辐射源的第一灰度值c_object_initial_aver，同时获取同一时间温度传感器采集的法兰的温度值t_flange；

可以在生成的灰度值的数量满足预设条件时，停止采集红外辐射、法兰的温度值及生成灰度值。

由于探测器同时接收了标准黑体辐射源与法兰的红外辐射，所以此时输出的灰度值c_object_initial受到了法兰的红外辐射的影响，不能用于准确测量黑体的温度。

测量得到第一灰度值c_object_initia_aver_1、c_object_initia_aver_2...c_object_initia_aver_m及对应的同一时间采集的法兰的温度值t_flange_1、t_flange_2...t_flange_m。

a3、在热像仪的机芯温度稳定后，每隔预设时间段探测器3进行一次采集红外辐射作业，处理装置根据探测器3采集的红外辐射生成标准黑体辐射源的第二灰度值c_object_initia_aver，当生成的第二灰度值的数量满足预设条件时，计算第二灰度值c_object_initia_aver的灰度值均值c_object_initia_aver_stab；优选的，可在红外热像仪开机运行约30分钟后通过温度传感器获取法兰的温度，当法兰的温度在5min内的变化量小于0.1摄氏度时，可以判断热像仪的机芯温度稳定。此时红外热像仪的温度已经稳定，所以此时采集的第二灰度值c_object_initia_aver的值不再受到法兰的温度影响，趋于稳定。

a4、根据第一灰度值及灰度值均值，确定每一温度值对应的灰度值变化系数；

根据第一灰度值，可以计算每一温度值对应的灰度值变化系数k，即k_t1＝(c_object_initia_aver_stab-c_object_initia_aver_1)/delta_t_flange、k_t2＝(c_object_initia_aver_stab-c_object_initia_aver_2)/delta_t_flange、k_t3＝(c_object_initia_aver_stab-c_object_initia_aver_3)/delta_t_flange...k_tm＝(c_object_initia_aver_stab-c_object_initia_aver_m)/delta_t_flange。其中，delta_t_flange表示预设的时间值，例如1s。灰度值变化系数k代表在对应的温度值t_flange的条件下，灰度值随时间的变化情况。根据k_t1、k_t2…k_tm，可以建立k值与温度值t_flange的函数关系式k＝f(t_flange(t))。例如，函数关系式可以以k＝q*t_flange+r表示，其中q和r表示根据实验得到的k值及温度值拟合得到的实数参数。

另一方面，可以预先进行实验以确定温度与灰度值的换算规则，所述实验过程包括：

b1、如图4所示，将温度稳定后的红外热像仪面对标准黑体辐射源6，使标准黑体辐射源6充满红外测温热像仪的整个视场；

b2、调整标准黑体辐射源的温度t_blackbody，并记录在每一标准黑体辐射源的温度下红外热像仪的处理装置根据探测器采集的红外辐射输出的灰度值均值c_out；

b3、根据t_blackbody及对应的c_out，建立灰度值与温度值的函数关系c_out＝g(t_blackbody)，其反函数为t_blackbody＝g^-1(c_out)。例如，函数关系式可以是c_out＝a*t_blackbody^2+b*t_blackbody+c；t_blackbody＝-b+sqrt(b^2-4*a*c+4*a*cout)，其中a、b、c都是根据实验得到的t_blackbody及对应的c_out，确定的常数值。

具体的，根据确定的温度与灰度值的换算规则及温度值对应的灰度值变化系数，进行红外热像仪的测温结果校正的过程包括：

步骤一、获取红外热像仪的探测器采集的目标物体的初始灰度值；

所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值。优选的，所述预设时间阈值可以是30分钟。

步骤二、获取温度传感器采集的法兰的温度值；

所述温度值的采集时间与初始灰度值的采集时间的差值不超过对应的阈值。例如，第一温度值可以是与初始灰度值同时采集的，也可以是在初始灰度值采集前或采集后的短时间内采集的。所述短时间可以是不超过1秒等任意时间范围内。

步骤三、根据灰度值变化系数k值与温度值的函数关系式，确定温度值对应的灰度值变化系数；

步骤四、根据灰度值变化系数与预设的时间值，确定对应的灰度值调整值；

灰度值调整值可以根据delta_t_flange*k得到，其中delta_t_flange是预设的时间值，例如1s，k可以根据函数关系式k＝f(t_flange(t))及法兰的温度值t_flange(t)得到。

步骤五、根据灰度值调整值、初始灰度值生成目标灰度值；

所述目标灰度值可以以c_object_initial+delta_t_flange*k表示，其中c_object_initial表示初始灰度值，delta_t_flange*k表示灰度值调整值。

步骤六、根据目标灰度值及预设的温度与灰度值的换算规则，确定所述目标物体的温度；

优选的，可以根据目标灰度值及预设的温度与灰度值的换算规则，确定目标物体的初始温度。然后根据红外热像仪和目标物体所处环境的环境湿度，确定相应的湿度调整系数；根据红外热像仪与目标物体的距离，确定相应的距离温度补偿参数；根据湿度调整系数、距离温度补偿参数及初始温度，确定目标物体的温度，以进一步提高温度测量结果的准确性。

图7示出了使用本申请提供的校正方法进行测温校正的红外热像仪与现有技术的红外热像仪的测温效果对比图表。其中，虚线折线表示使用了本申请提供的校正方法进行测温校正的红外热像仪对35℃的标准黑体辐射源的测温结果，实线折线表示未使用本申请提供的校正方法进行测温校正的传统红外热像仪对35℃的标准黑体辐射源的测温结果，测试环境为室内温度25℃，湿度36.9％。测试时，红外测温热像仪安装于支架上并设置于距离黑体4m处。红外热像仪成像中心测温点对准黑体中心点，红外测温热像仪距离补偿参数设置为4m，红外热像仪预先断电静置了12h以上以使其与环境充分热平衡，然后上电启动并采集数据。根据图7可以看出，未使用本方案提供的校正方法进行校正的红外热像仪直到启动并开始测温24分钟后测温结果与35℃真实值的误差才小于预设的误差范围要求；而采用了本申请提供的校正方法的红外热像仪在开机1分钟后其测温结果与35℃真实值的误差即小于预设的误差范围要求，实现了红外热像仪开机后测温即准确的效果。

实施例二

对应上述实施例，如图6所示，本申请提供了一种红外热像仪的校正方法，所述方法包括：

610、获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值，所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；

620、获取测量得到的所述红外热像仪的温度值；

优选的，所述获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值包括：

621、根据红外热像仪的探测器采集的目标物体的红外辐射，确定目标物体的初始灰度值；

所述获取测量得到的所述红外热像仪的温度值包括：

622、获取测量得到的预设部件的温度值，探测器设于所述预设部件上。

630、根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值调整值；

640、根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

650、根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度包括：

651、根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，生成初始温度；

652、根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度包括：

653、根据所述红外热像仪所处的环境湿度、所述对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述预设时间阈值为30分钟。

实施例三

对应上述实施例，本申请提供了一种红外热像仪的校正装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取红外热像仪采集的目标物体的初始灰度值，所述初始灰度值的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；获取测量得到的所述红外热像仪的温度值；

计算模块，用于根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值变化系数；根据所述灰度值变化系数及所述温度值，确定对应的灰度值调整值；根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

判断模块，用于根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述获取模块还可用于根据红外热像仪的探测器采集的目标物体的红外辐射，确定目标物体的初始灰度值；获取测量得到的预设部件的温度值，所述探测器设于所述预设部件上。

优选的，所述判断模块还可用于根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，生成初始温度；根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述判断模块还可用于根据所述红外热像仪所处的环境湿度、所述对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

实施例四

对应上述实施例，如图5所示，本申请提供了一种红外热像仪，包括探测器510，用于采集目标物体的红外辐射；预设部件520，所述探测器设于所述预设部件上；温度传感器530，用于采集所述预设部件的温度值；处理装置540，用于根据红外热像仪的探测器采集的目标物体的红外辐射，确定目标物体的初始灰度值，所述红外辐射的采集时间与所述红外热像仪的开机时间的差值不超过预设时间阈值；

获取所述温度传感器采集的所述预设部件的温度值；

根据预设的计算规则，确定所述温度值对应的灰度值变化系数；

根据所述灰度值变化系数及所述温度值，确定对应的灰度值调整值；

根据所述灰度值调整值、所述初始灰度值生成目标灰度值；

根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述预设部件520包括法兰，所述探测器设于所述法兰的外表面上或嵌入于所述法兰内。

优选的，红外热像仪还包括镜头750，所述镜头750用于将所述目标物体发射出的红外辐射汇聚至所述探测器。

优选的，所述处理装置540还可用于根据预设的温度与灰度值的换算规则及所述目标灰度值，生成初始温度；根据所述红外热像仪与所述目标物体的距离对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

优选的，所述处理装置540还可用于根据所述红外热像仪所处的环境湿度、所述对应的预设温度补偿参数及所述初始温度，确定所述目标物体的温度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。