本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)紅外熱像儀測(cè)量不同距離的溫度，建立專家?guī)旌蜕窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)測(cè)量點(diǎn)的溫度進(jìn)行校正的基于歷史數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

溫度在絕對(duì)零度以上的物體，都會(huì)因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。通過(guò)紅外探測(cè)器將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，成像裝置的輸出信號(hào)就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理，傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。運(yùn)用這一方法，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像成像和測(cè)溫并進(jìn)行分析判斷。

曲線擬合是用連續(xù)曲線近似地刻畫或比擬平面上離散點(diǎn)組所表示的坐標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系的一種數(shù)據(jù)處理方法。曲線擬合的方法有很多，其中最小二乘法較為常用。是曲線擬合中的一個(gè)典型算法，而且它本身具有很強(qiáng)的非線性映射能力，解決一些非線性問(wèn)題更是它最突出的一環(huán)。最小二乘法(又稱最小平方法)是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過(guò)最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡(jiǎn)便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。最小二乘法還可用于曲線擬合。其他一些優(yōu)化問(wèn)題也可通過(guò)最小化能量或最大化熵用最小二乘法來(lái)表達(dá)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高紅外攝像儀準(zhǔn)確性的基于歷史數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于歷史數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償方法，包括如下步驟：

(1)紅外熱像儀全視域范圍內(nèi),固定黑體的溫度，改變黑體與紅外熱像儀的距離，采集黑體的測(cè)量溫度并記錄；

(2)將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到連續(xù)直線，將不同黑體溫度下擬合得到的直線放在一起，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)；

(3)若已知某測(cè)試點(diǎn)與紅外熱像儀的距離和測(cè)量溫度，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢得到真實(shí)溫度。

所述步驟(1)改變黑體與紅外熱像儀的距離，具體包含以下步驟：

(1.1)在紅外熱像儀全視域范圍內(nèi)，首先固定黑體的溫度為十度，紅外熱像儀與黑體的距離從零米到七十米，每隔一米設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，記錄下每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

(1.2)此后黑體的溫度每增加十度，重復(fù)上述步驟(1.1)，直到黑體溫度為一百三十度。

所述步驟(2)將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，具體包含以下步驟：

(2.1)根據(jù)步驟(1)記錄的數(shù)據(jù)，得到樣本庫(kù)；

(2.2)將相同黑體溫度的測(cè)量點(diǎn)用MATLAB中的Polyfit函數(shù)進(jìn)行擬合，得到十三條擬合出來(lái)的連續(xù)直線，將它們放到一起所得數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述步驟(3)中已知測(cè)量點(diǎn)的距離和測(cè)量溫度，查詢真實(shí)溫度具體包含以下步驟：

(3.1)已知測(cè)量點(diǎn)的距離和測(cè)量溫度，在所得數(shù)據(jù)庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)；

(3.2)如果恰好落在某一直線上，讀出該直線代表的真實(shí)溫度即可；如果在兩條直線之間，讀出靠近該該點(diǎn)的直線所代表的溫度；如果在兩條直線中間，則就上原則，讀取其上一條直線代表的溫度。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明可以消除由于外界因素造成的誤差，提高紅外熱像儀測(cè)溫的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1黑體溫度是10度時(shí)，改變距離得到的數(shù)據(jù)擬合出的曲線。

圖2黑體溫度從10度到130時(shí)得到的擬合曲線。

圖3數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方法。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本發(fā)明公開了一種基于歷史數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。包括用紅外熱像儀和黑體測(cè)得的數(shù)據(jù)庫(kù)和一種紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。如文獻(xiàn)[1]所述，由于環(huán)境溫度、濕度以及目標(biāo)輻射率對(duì)被測(cè)物體真實(shí)溫度的影響隨著被測(cè)物體距離紅外熱像儀的位置變化有著明顯的非線性關(guān)系。本發(fā)明可以消除由于外界因素造成的誤差，提高紅外熱像儀測(cè)溫的準(zhǔn)確性。紅外熱像儀采集的數(shù)據(jù)擬合出曲線，若已知某測(cè)試點(diǎn)的距離和測(cè)試溫度，便可查詢到該點(diǎn)的真實(shí)溫度。主要步驟如下：設(shè)定黑體的溫度，改變紅外相機(jī)與黑體的距離，獲得不同距離下的測(cè)量溫度，記錄數(shù)據(jù)。再通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)擬合，將測(cè)得數(shù)據(jù)擬合出完整的曲線。當(dāng)已知了測(cè)量點(diǎn)的距離和測(cè)量溫度的時(shí)候，就能在曲線中查找到測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)溫度，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)補(bǔ)償。相比于現(xiàn)有的機(jī)內(nèi)紅外校準(zhǔn)技術(shù)，本技術(shù)能夠做到準(zhǔn)確的補(bǔ)償溫度。

本發(fā)明針對(duì)紅外熱像儀測(cè)溫有誤差：由于環(huán)境溫度、濕度以及目標(biāo)輻射率對(duì)被測(cè)物體真實(shí)溫度的影響隨著被測(cè)物體距離紅外熱像儀的位置變化有著明顯的非線性關(guān)系。本發(fā)明公開了一種基于歷史數(shù)據(jù)的紅外測(cè)溫自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，可以消除由于外界因素造成的誤差，提高紅外熱像儀測(cè)溫的準(zhǔn)確性。

如附圖2所示，本方法根據(jù)紅外熱像儀距離目標(biāo)物遠(yuǎn)近的不同，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得樣本數(shù)據(jù)，用最小二乘法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而得到連續(xù)的直線，組成一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)已知一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的距離和測(cè)量溫度，它的真實(shí)溫度在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中就是可以被查到的，因此有效消除了因環(huán)境溫度、濕度以及目標(biāo)輻射率等外界因素對(duì)被測(cè)物體真實(shí)溫度的影響和隨著被測(cè)物體距離紅外熱像儀的位置變化的非線性關(guān)系。從而達(dá)到了自動(dòng)補(bǔ)償溫度的目的。

本發(fā)明所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為FLUKE-4181精密紅外校準(zhǔn)器和Flir-4181精密紅外校準(zhǔn)器。

首先固定黑體的溫度為十度，紅外熱像儀與黑體的距離從零米到七十米，每隔一米設(shè)置一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，記錄下每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。此后黑體的溫度每增加十度，重復(fù)上述步驟，直到黑體溫度為一百三十度。根據(jù)之前記錄的數(shù)據(jù)，得到樣本庫(kù)。

將相同黑體溫度的測(cè)量點(diǎn)用MATLAB中的Polyfit函數(shù)進(jìn)行擬合，它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是最小二乘法，這樣就得到十三條擬合出來(lái)的連續(xù)直線將它們放到一起所得數(shù)據(jù)庫(kù)如圖2。已知測(cè)量點(diǎn)的距離和測(cè)量溫度，在所得數(shù)據(jù)庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)。如圖3中A點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)。如果恰好落在某一直線上，讀出該直線代表的真實(shí)溫度即可，如圖3中A點(diǎn)。如果在兩條直線之間，讀出靠近該該點(diǎn)的直線所代表的溫度，如圖3中B點(diǎn)。如果在兩條直線中間，則就上原則，讀取其上一條直線代表的溫度，如圖3中C點(diǎn)。