一种自动校准的热像仪系统及校准方法与流程

1.本申请涉及红外测温技术领域，具体而言，涉及一种自动校准的热像仪系统及校准方法。


背景技术：

2.红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件或热敏元件上，从而获得热成像图像，这种热成像图像与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪是一种将不可见的红外辐射转换为可见光或可测量信号的器件，即将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热成像图像。热成像图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
3.红外热像仪的测量精度不仅与周围复杂的环境参数如温湿度等参数息息相关，还与测量过程中图像的校准、距离参数等直接相关；尤其是电力巡检领域，由于使用手持式的热像仪系统，容易因为手的抖动幅度过大而失焦，导致测量的精确度下降，因此，在使用过程中，需要根据使用的情况随时对热像仪系统进行焦点校准，从而才能保持测量测量的精度。


技术实现要素：

4.本申请的目的在于提供一种自动校准的热像仪系统及校准方法，用以实现自动校准，提高测量精度的技术效果。
5.第一方面，本申请实施例提供了一种自动校准的热像仪系统，系统包括：热成像装置、传感器模块和移动终端，热成像装置和传感器模块分别与移动终端连接，其中，热成像装置用于更新移动终端自动配置的环境参数并采集被测物体的热成像图像；传感器模块用于采集被测物体所处环境的环境参数信息并通过加密或不加密的方式将采集的环境参数发送至移动终端；移动终端将传感器模块采集的环境参数信息发送给热成像装置，热成像装置基于环境参数信息进行参数的自动配置及自动校准，移动终端还可用于对热成像装置采集的红外热图像进行显示。
6.结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，热成像装置为便携式手持热成像装置，用于灵活获得被测物体的热成像图像。
7.结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，传感器模块包括：温湿度传感器模块和距离传感器模块；温湿度传感器模块用于采集当前环境的温湿度参数；距离传感器模块用于确定热成像装置与被测物体的距离参数。
8.第二方面，本申请实施例提供了一种热像仪系统校准方法，方法应用于第一方面以及第一方面的任一种可能的实现方式，方法包括：热像仪系统开机后首先自动进行一次焦点校准；进入工作状态后，根据热像仪系统的动态变化情况，进行自动校准；或在任意时刻进行手动焦点校准。
9.结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述根据热像仪系统的动态变化情
况，进行自动校准包括对热像仪系统动态变化量进行判断；当动态变化量大于预设值时，热像仪系统自动进行焦点校准；当动态变化量持续小于预设值时，热像仪系统按周期进行自动校准。
10.结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述热像仪系统在校准时会发出提示音。
11.与现有技术相比，本申请实施例的有益效果为：热像仪系统中的热成像装置可以实时检测被检测物体的温度，移动终端可以实时显示热成像装置测量的温度，并且可以根据热成像装置的运动状态自动进行热成像图像的焦点校准，使得测量精度更精确。
附图说明
12.为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
13.图1为本申请实施例提供的一种自动校准的热像仪系统的结构框图；
14.图2为本申请实施例提供的一种传感器模块的结构框图；
15.附图标号：10
‑
自动校准的热像仪系统，110
‑
热成像装置，120
‑
传感器模块，121
‑
温湿度传感器模块，122
‑
距离传感器模块，130
‑
移动终端。
具体实施方式
16.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
17.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种自动校准的热像仪系统的结构框图。在本申请实施例中，自动校准的热像仪系统包括：热成像装置、传感器模块和移动终端，热成像装置和传感器模块分别与移动终端连接，其中，热成像装置用于更新移动终端自动配置的环境参数并采集被测物体的热成像图像；传感器模块用于采集被测物体所处环境的环境参数信息并通过加密或不加密的方式将采集的环境参数发送至移动终端；移动终端将传感器模块采集的环境参数信息发送给热成像装置，热成像装置基于环境参数信息进行参数的自动配置及自动校准，移动终端还可用于对热成像装置采集的红外热图像进行显示。
19.详细地，作为一种可能的实现方式，热成像装置为便携式手持热成像装置，用于灵活获得被测物体的热成像图像。热成像装置为便携式手持热成像装置，可以使得该自动校准的热像仪系统可以基于目标被测物体，由相关工作人员手持进行巡检，确定被测物体是否处于故障状态。本申请实施例中的自动校准的热像仪系统可以实时测量被测物体的温度，并且可以通过移动终端进行显示以及校准。
20.热成像装置对被测物体的测温模式可以为点测温、线测温和区域测温，点测温为在采集到的热成像图像中只显示热成像图像中心位置的温度、热成像图像中温度最低处的温度和成像图像中温度最高处的温度；线测温为以线条进行标记，标记线中显示被测物体
对应的热成像图像中的最低温度和最高温度；区域测温为在获得的热成像图像中任一划分至少一个封闭区域作为测温区域，并获得该测温区域内的最高温度和最低温度，其中，在本申请实施例中，封闭区域为矩形形状。
21.移动终端可以选用手机、平板电脑等，热成像装置与移动终端之间可以通过总线连接进行通信，也可以通过无线通信如蓝牙、zigbee无线通信等方式进行连接通信，在本申请实施例中，热成像装置的连接端口与移动终端通过二总线进行有线连接，通过这样的方式，移动终端既可以为热成像装置供电，又可以获取热成像装置检测到的数据。
22.请参阅图2，传感器模块包括：温湿度传感器模块和距离传感器模块；温湿度传感器模块用于采集当前环境的温湿度参数；距离传感器模块用于确定热成像装置与被测物体的距离参数。
23.具体地，通过热成像装置对设备的温度进行测量时，热成像装置周围的环境也会影响测量值。因此，需要对热成像周围的相关环境参数进行测量，从而根据获得相关环境参数对测量值进行校准。与热成像仪测温相关的环境参数有温湿度，通过温湿度传感器模块获得准确的被测物体处的温湿度，可以使得在基于温湿度进行与温度测量相关的参数进行配置后，热成像装置测温的精度更高。在本申请实施例中，温湿度传感器模块的型号为dht11温湿度传感器。
24.热成像装置应严格按照仪器技术指标所标明的环境温度使用仪器，超过此范围仪器测量误差将会增大，甚至损坏。当环境温度较高时，可使用风冷、水冷装置或热保护套，热保护套可使仪器在高达200℃的环境下正常使用。热成像仪从一个环境拿到另一个环境温度相差较大的环境中使用时，将会导致仪器精度的暂时降低，为得到理想的测温结果，应将仪器在工作现场放置一段时间使仪器温度与环境温度达到平衡后再使用。如果设置的环境温度过低，则被测物体的现实温度也会偏低；如果设置的环境温度过高，则被测物体的现实温度也会偏高。
25.作为一种可能的实现方式，热成像装置在对被测物体进行测温时，由于自动校准的热像仪测温系统为手持式进行检测，在手持检测过程中，热成像装置可以存在静止状态和运动状态，静止状态为热成像装置持续测量某一被测物体的温度，并测量位置保持不变；运动状态为热成像装置从第一位置移动至第二位置的变化移动过程。距离传感器模块与热成像装置连接，从而距离传感器模块可以精确地测量出热成像装置的位置移动变化。通过距离传感器模块确定热成像装置的位置状态是否发生变化而影响热成像装置的对焦效果。热成像装置的对焦效果影响热成像装置的热成像图像焦点对焦的位置和距离，以及影响热成像图像的清晰度，从而影响测量精度，因此，对热成像装置的焦点对焦校准的方式可以为：基于获得的校准热成像装置的热成像图像，在热成像图像中确定若干个检定点，通过距离传感器模块确定热成像装置是否发生状态改变，若热成像装置的状态发生改变即位置发生移动，在热成像装置在移动后的当前位置基于热成像图像中的检定点进行焦点校准。
26.作为一种可能的实施方式，在热成像装置与被测物体之间的位移距离数值非常小的时，如0.15米，可以采用手动对焦的方式进行焦点校准。为了使得测量热成像装置与设备之间的位移的精度更高，在本申请实施例中，可以设置一个距离传感器，距离传感器模块可以为激光测距模块，用于精确测距。
27.作为另一种可能的实现方式，自动校准的热像仪系统还包括：服务器，用于获得热
成像装置所在位置对应的气象环境参数服务器设备与移动终端连接。
28.通过网络，移动终端可以从服务器获得相关的气象环境参数，具体地，从服务器获取由设备所在地方的气象站提供的气象环境参数，其中，气象环境参数包括温度参数。该气象环境参数可以为一长段时长内的气象环境参数的集合，在本实施例中，可以为先获取近三年的气象环境参数，拟合环境温度与温湿度传感器模块测量值之间的关系。再根据从传感器模块获得的环境参数与从服务器获得的气象环境参数之间的数值差异，对热成像装置的初始参数进行设置，再基于热成像图像进行对焦校准。
29.本申请实施例提供了一种热像仪系统校准方法，该方法应用于上述的自动校准的热像仪系统；详细地，方法包括：热像仪系统开机后首先自动进行一次焦点校准；进入工作状态后，根据热像仪系统的动态变化情况，进行自动校准；或在任意时刻进行手动焦点校准。
30.根据热像仪系统的动态变化情况，进行自动校准包括对热像仪系统动态变化量进行判断；当动态变化量大于预设值时，热像仪系统自动进行焦点校准；当动态变化量持续小于预设值时，热像仪系统按周期进行自动校准。
31.在一种实施方式中，周期可以设置为3分钟；可以理解的是，这里的周期可以根据具体情况进行设定；同时热像仪系统在校准时会发出提示音。
32.另外，本申请实施例还提供了另一种校准方法，该方法应用于上述的自动校准的热像仪系统。详细地，方法包括：步骤s11和步骤s12。
33.步骤s11：判断热成像装置在第一预设时长内是否从第一位置移动到第二位置，若是，将对位于第二位置时的热成像图像自动进行焦点校准；
34.步骤s12：以及基于获得的热成像图像，每间隔第二预设时长对热成像图像中的检定点进行校准。
35.下面将对方法的流程做详细说明。
36.步骤s11：判断热成像装置在第一预设时长内是否从第一位置移动到第二位置，若是，将对位于第二位置时的热成像图像自动进行焦点校准。
37.详细地，确定当前热成像装置所处的第一位置对应的第一位置信息，以及移动后到达的第二位置处对应的第二位置信息；判断热成像装置从第一位置移动至第二位置之间的位移是否超过预设位移范围；若是，将对位于第二位置时的热成像图像自动进行焦点校准。其中，第一预设时长可以为一个小数值，可选地，本申请实施例中，第一预设时长为0.1秒。
38.在本申请实施例中，热成像装置的移动可以影响热成像装置的对焦效果，从而影响测量的精度。通过位置传感器确定热成像装置所处的第一位置对应的第一位置信息，以及移动后到达的第二位置处对应的第二位置信息，基于第一位置信息和第二位置信息，确定热成像装置在移动过程中的位移。判断热成像装置从第一位置移动至第二位置之间的位移是否超过预设位移范围，若是，将对位于第二位置时的热成像图像自动进行焦点校准。判断热成像装置的位移是否超过预设位移范围，是为了确定热成像装置是在测量点由于手持导致的小幅度抖动导致的状态变化还是因为热成像装置的被测物体变化需要进行位移移动导致的状态变化，若符合前者的情况，则当前不需要因为状态变化而进行自动焦点校准，若符合后者的情况，则当前需要因为状态变化进行自动焦点校准。
39.通过这种方式，可以判断热成像装置是否因为状态变化致使位移变化过大，从而判断是否需要进行自动焦点校准，以提高测量精度。
40.步骤s12：以及基于获得的热成像图像，每间隔第二预设时长对热成像图像中的检定点进行校准。
41.详细地，判断热成像装置在第二预设时长内位置是否变化；若否，基于当前获得的热成像图像，对热成像图像中的检定点进行校准。
42.在本申请实施例中，若热成像装置在某一位置保持静止，在第二预设时长内测量同一个被测物体，那么，即使在第二预设时长内，热成像装置保持静止的测量采集，也需要每间隔第二预设时长对焦点进行自动校准。在本申请实施例中，第二预设时长为3分钟，可以理解的，第二预设时长可以根据具体使用情况进行设定。
43.作为一种可能的实现方式，自动校准的热像仪测温方法还包括：热成像装置开机启动后，基于当前的热成像预览图像自动进行检定点的焦点校准。
44.通过上述的自动校准的热像仪测温方法，可以实现在不同应用场景下对热成像装置测温时的校准，使得测量的结果更精确。
45.综上所述，本申请实施例提供一种自动校准的热像仪系统，系统包括：热成像装置、传感器模块和移动终端，其中，热成像装置用于采集被测物体的热成像图像；传感器模块用于采集被测物体处的环境参数，移动终端用于基于传感器模块采集的环境信息自动配置环境参数，对热成像装置采集的热成像图像进行自动校准，并对温度进行显示，热成像装置和传感器模块分别与移动终端连接。
46.以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。