結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外熱成像技術(shù)，特別是一種結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于可見(jiàn)光而言的光學(xué)系統(tǒng)，雜散光主要來(lái)自外部的非成像光，而對(duì)于紅外光學(xué)系統(tǒng)而言，雜散光主要來(lái)自?xún)?nèi)部的反射和表面熱輻射，這些都會(huì)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)探測(cè)器的像面，從而引入不必要的噪聲。同時(shí)光學(xué)元件介質(zhì)的吸收和在界面的反射都引起了能量的損失，使成像光的能量變得微弱。
[0003]實(shí)際中的光學(xué)系統(tǒng)與理論上的光學(xué)系統(tǒng)還是有很大差異的，光學(xué)系統(tǒng)存在像差和衍射。一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡會(huì)聚往往不會(huì)會(huì)聚于一個(gè)點(diǎn)，而是形成一個(gè)彌散斑，這是綜合各種像差的結(jié)果，并且完全消除像差是不可能的。衍射則不同于像差，在系統(tǒng)通光口徑確定后是無(wú)法控制的。即使無(wú)任何像差，理想像點(diǎn)也不是一個(gè)幾何點(diǎn)，而是一個(gè)彌散斑。
[0004]以往在進(jìn)行黑體定標(biāo)時(shí)，通常是不帶光學(xué)鏡頭的，這雖然有利于在校正時(shí)更準(zhǔn)確地標(biāo)定每個(gè)像元點(diǎn)的值，但是也忽略了實(shí)際測(cè)量中是要通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量的，因此光學(xué)系統(tǒng)引入的問(wèn)題往往被忽略。
[0005]非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)若是分開(kāi)進(jìn)行，既增加了一倍的工作量，而且也不能保證兩次是在相同環(huán)境下進(jìn)行定標(biāo)，這加大了誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置及方法，將光學(xué)系統(tǒng)引入的非均勻性因素充分考慮在內(nèi)，帶著紅外光學(xué)鏡頭進(jìn)行定標(biāo)，同時(shí)將兩點(diǎn)校正融入溫度定標(biāo)，充分利用所測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)校正，從而大大提高了非均勻性校正的效果，使得紅外圖像效果更佳明顯和清晰。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置，包括黑體、光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、圖像處理板、十字滑臺(tái)、監(jiān)視器和PC機(jī)；圖像處理板包括存儲(chǔ)模塊、校正模塊和圖像處理模塊，紅外探測(cè)器安放在十字滑臺(tái)上，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在紅外探測(cè)器探測(cè)面前方，在光學(xué)系統(tǒng)前方設(shè)有黑體，紅外探測(cè)器分別連接到存儲(chǔ)模塊和圖像處理模塊，存儲(chǔ)模塊分別與PC機(jī)和校正模塊連接，校正模塊與圖像處理模塊連接，圖像處理模塊再與監(jiān)視器連接。
[0008]黑體輻射的光線進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)將紅外線會(huì)聚在紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè)器將響應(yīng)值分別送入存儲(chǔ)模塊和圖像處理模塊；存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)可供PC機(jī)隨時(shí)調(diào)用，同時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送入校正模塊，計(jì)算校正后的數(shù)據(jù)送入圖像處理模塊，圖像處理模塊中將紅外探測(cè)器送入的數(shù)據(jù)一路進(jìn)行測(cè)溫處理，另一路結(jié)合校正過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行多點(diǎn)校正、中值濾波、直方圖均衡處理；最終兩路數(shù)據(jù)全部輸出顯示。
[0009]上述光學(xué)系統(tǒng)采用紅外光學(xué)鏡頭。
[0010]一種結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定方法，方法步驟如下:
[0011]步驟1、調(diào)節(jié)黑體到N溫度值，其中N為系統(tǒng)測(cè)溫量程的最低值，等待黑體升溫穩(wěn)定。
[0012]步驟2、將紅外光學(xué)鏡頭正對(duì)黑體，紅外探測(cè)器置于十字滑臺(tái)上并放于紅外光學(xué)鏡頭正后方，調(diào)整紅外光學(xué)鏡頭焦距，通過(guò)監(jiān)視器觀察，使其在紅外探測(cè)器上形成一個(gè)大小合適的圓斑。
[0013]步驟3、通過(guò)調(diào)節(jié)十字滑臺(tái)，使紅外探測(cè)器能在橫向和縱向移動(dòng)。
[0014]步驟4、存儲(chǔ)模塊與PC機(jī)相連，通過(guò)PC機(jī)查看存儲(chǔ)的各個(gè)像元點(diǎn)的響應(yīng)值，根據(jù)響應(yīng)值，選取最大響應(yīng)值區(qū)域中一個(gè)內(nèi)切矩形區(qū)域，并將其中每個(gè)像元點(diǎn)的響應(yīng)值記錄下來(lái)。
[0015]步驟5、對(duì)照監(jiān)視器，橫向微移紅外探測(cè)器，使其光斑能與上個(gè)光斑有重合區(qū)域，即選出的矩形方框與上一個(gè)方框有相同的像元點(diǎn)即可；當(dāng)橫向移動(dòng)使光斑移出紅外探測(cè)器時(shí)縱向移動(dòng)紅外探測(cè)器，使其在縱向微移動(dòng)，使其選出的矩形方框可以與上面選出的方框有相同的像元點(diǎn)；這樣來(lái)回移動(dòng)紅外探測(cè)器，就可以將整個(gè)紅外探測(cè)器上所有的探測(cè)元響應(yīng)值全部記錄下來(lái)。
[0016]步驟6、升高黑體溫度到(N+n),其中10〈 = n< = 20,重復(fù)步驟5的操作,記錄下所有探測(cè)元的響應(yīng)值。
[0017]步驟7、重復(fù)步驟6直到黑體溫度達(dá)到紅外探測(cè)器測(cè)量范圍的最高值。
[0018]步驟8、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送入校正模塊進(jìn)行多點(diǎn)校正前的參數(shù)計(jì)算，將校正后的參數(shù)數(shù)據(jù)送入圖像處理模塊，圖像處理模塊中將紅外探測(cè)器送入的數(shù)據(jù)一路進(jìn)行測(cè)溫處理，另一路結(jié)合校正過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行多點(diǎn)校正、中值濾波、直方圖均衡處理；最終將數(shù)據(jù)輸出到監(jiān)視器。
[0019]上述步驟2中，調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)焦距，得到一個(gè)占紅外探測(cè)器面積為S的圓斑，S的取值范圍為1/20紅外探測(cè)器面積<S〈1/10紅外探測(cè)器面積，即為大小合適的圓斑。
[0020]上述步驟5中重合區(qū)域的選定，通過(guò)監(jiān)視器可以看出光斑的移動(dòng)情況，再結(jié)合PC機(jī)得到的響應(yīng)值，使此次選出的矩形區(qū)域中包含了上次矩形中包含的像元，以致不存在遺漏像元且隨時(shí)發(fā)現(xiàn)前端出現(xiàn)的問(wèn)題。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):(1)由于加入了光學(xué)系統(tǒng)，從而減弱光學(xué)系統(tǒng)引入的非均勻性影響因素，使非均勻性校正達(dá)到更好的效果；(2)將非均勻性校正和溫度定標(biāo)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)校正，使得非均勻性校正效果更加明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是圖像處理板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明的紅外探測(cè)器像面橫向移動(dòng)的示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明的紅外探測(cè)器像面縱向移動(dòng)的示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明的多點(diǎn)定標(biāo)校正示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]結(jié)合圖1，本發(fā)明的結(jié)合非均勻性定標(biāo)和溫度定標(biāo)的熱像儀標(biāo)定裝置，包括黑體、光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、圖像處理板、PC機(jī)、十字滑臺(tái)(西格瑪TSD-1202SH)和監(jiān)視器。黑體設(shè)定好溫度后，待其溫度穩(wěn)定，光學(xué)系統(tǒng)和固定于十字滑臺(tái)的紅外探測(cè)器依次放于其后，調(diào)整好光學(xué)系統(tǒng)的焦距使其在紅外探測(cè)器上形成一個(gè)大小合適的圓斑，圖像處理板存儲(chǔ)焦平面每個(gè)像元點(diǎn)的響應(yīng)值并進(jìn)行圖像處理和測(cè)溫等操作，PC機(jī)讀取存儲(chǔ)的響應(yīng)值。監(jiān)視器觀察紅外熱圖像，輔助更準(zhǔn)確操控十字滑臺(tái)。
[0029]結(jié)合圖2，圖像處理板由存儲(chǔ)模塊、校正模塊