目标到测试系统距离对红外测温精度的影响

为了提高红外测温精度、减小测温误差,研究了目标到红外系统的距离对红外测温的影响,采用非制冷红外焦平面阵列热像仪和标准黑体进行定标研究,实验结果表明黑体红外热图像的灰度均值随温度呈线性变化,随距离呈非线性变化的关系,利用红外热像仪探测面上照度与像方孔径角的关系,对测试距离的影响做出了合理的解释;比较了不同距离处测量温度与真实温度的差别,得出在近距离测温时,距离变化对测温影响较大,最大误差可达±5℃;在远距离测温时,测试距离在大范围内变化,对测温结果影响很小,误差在±0.02℃范围之内.实际测量距离与热像仪标定距离不同,也会引入测温误差,因此保持实际测温距离与校准距离相同以减小误差,或根据不同距离处表观温度与实际温度的差别,对表观温度修正,以提高测温精度.     

一种可提高红外热像仪测温精度的算法

传统的红外热像仪测温算法具有测温精度低,测得的温度值不是目标物体的真实温度等缺点.从红外热像仪的测温原理入手,重点介绍了产生上述缺点的原因,并分析了黑体标定测温算法的不足之处.在此基础上提出了一种红外热像仪精确测温算法.通过在传统的黑体标定测温算法中引入差值查表标定、测温预处理和真实温度换算等环节,提高了热像仪的测温精...     

观测距离及视角对红外热辐射检测的影响研究

观测距离和视角是影响红外热辐射检测精度的两个关键参量。为评估观测距离和视角对红外热像仪测温精度的影响,实验测量了不同观测距离和视角条件下的温度,并对测量的实验结果进行了分析。结果表明随着目标的观测距离和视角的增大,红外热像仪的测温精度均出现一定程度降低,通过对实验数据进行拟合补偿了距离和视角造成的误差。     

红外热像仪高精度测温标定技术

红外热像仪能够监测目标温度从而起到事故预警与位置确认、大规模人体表面温度筛查等作用。由于环境温度变化与红外辐射吸收产生的温度漂移现象,目前大部分测温红外热像仪需要采用黑体进行实时校正,但是基于黑体的红外热像仪架设场景固定,便携性差。针对以上问题提出了一种无黑体式红外热像仪测温标定和温度补偿技术,通过对红外测温原理进行推导,采用多黑体标定获得目标温度与辐射量的先验关系,针对探测器内部结构引起温度漂移,由牛顿冷却定律进行非线性建模实现实时温度补偿。通过实验验证,所提出的测温标定技术可将测温平均相对误差长时稳定保持在0.9%以内,相比于标定前平均相对误差有效降低64%,从而实现小型化红外热像仪便携、实时、稳定高精度测温。     

距离对红外热像仪测温精度影响及提高精度的实验研究

基于在固定环境下对手掌各部分温度测量的应用需求,实验研究了距离对目前最常用红外热像仪测温精度影响及提高精度的方法。首先在环境温度和湿度一定的条件下,实验研究了在一种测温距离下标定,不同测温距离测量时的测温精度。实验结果表示,66 cm测温距离标定下在其距离的测量精度是±0.08℃,但在40cm¹12cm距离的平均测温精度是0.43℃;其次实验研究了不同测温距离下重新标定的测温精度,测量平均绝对误差可以达到0.07℃,为在固定环境下利用红外热像仪比较精确的测量物体温度的应用提供了实验数据。     

基于图像灰度的大范围辐射温度反演

为解决高温辐射源和环境温度对红外测温的影响,提高极端工况下红外热像仪的测温精度,以红外辐射理论以及红外热像仪测温原理为基础,提出了一种将红外图像灰度与目标温度、环境温度和积分时间相结合的综合辐射温度反演方法,该方法实现了环境(镜头)温度与场景温度参量解耦,可以独立预估各参量变化所产生的探测器响应变化。首先对红外热像仪进行数据标定,标定时一般采用高精度面源黑体,之后通过计算面源黑体辐射亮度,利用黑体辐亮度和黑体灰度的线性关系,对黑体温度与黑体图像灰度值两组数据之间关系进行拟合,建立全环境温度和全积分时间的大范围温度反演匹配模型。最后在实验室环境下,分别用热像仪和基于灰度的温度反演模型对探测目标进行测温。经过实验验证,该反演模型在实验室环境下取得了较为良好的效果。     

噪声对红外测温性能的影响研究

为了提高红外热像仪的测温性能,以黑体辐射图像为基准,研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先,分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成,主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着,建立了红外测温实验系统,获取标定时的黑体辐射图像和实际测温图像。然后,对黑体图像采用人工加噪的方法,研究不同噪声参数和传统降噪方法处理后对测温性能的影响,得到了不同噪声参数及降噪方法对测温性能的影响规律,在传统降噪方法的基础上提出了改进均值法并进行实验验证。最后,将改进均值法应用到室内实际测温的图像上。实验结果表明,改进均值法处理后,温度均方差减小为0.32,测温误差减少了1.69℃。效果优于传统降噪方法,改善了红外测温性能。     

红外热像仪测温精度分析

介绍了红外热像仪的工作原理和测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的各种因素,从理论上推导了各因素的误差对测温精度影响的数学表达式,计算了不同温度条件下不同发射率材料的测温误差曲线,比较了中、长波红外热像仪在不同温度范围内的测温精度。     

3.2～3.4μm红外热像仪基于拟合的测温方法

研究目的为32～34μm窄波段红外热像仪的测温方法,本文从图像处理领域出发,利用红外热像仪和标准辐射源黑体,在一定的环境温度下,采集不同温度的黑体红外图像,通过数学建模软件对黑体图像进行灰度值计算,进而探究图像灰度值与温度的相关性,并基于最小二乘法和插值拟合思想构造黑体标定曲线,根据得到的标定曲线和已有的灰度值推出验证温度。经验证结果表明,测温精度有所提升,误差在049℃以内。     

探测器温度对非制冷红外热像仪人体测温的影响与修正

非制冷红外焦平面热像仪用于人体测温时,需要红外热像仪具有较高的测温精度。而针对非制冷红外热像仪,随着环境温度以及吸收红外辐射的增加,将会产生较为严重的温度漂移现象,这会影响到红外探测器的响应特性,从而导致测温精度受到一定的影响。为了消除这一影响,提出了一种新的校准方法,该方法可以实现探测器温度在10℃~50℃之间变化时对非制冷红外热像仪的高精度校准。同时,对该校准方法的效果进行实验验证。结果表明:经过校准后的红外热像仪,探测器温度漂移对测温精度的影响明显降低。     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

热辐射测温系统中探测器非线性校正方法

热辐射测量技术中,红外探测器的非线性效应导致对目标红外辐射测量时存在一定误差.依据黑体辐射定律,理论计算得出黑体在不同温度、一定波长带宽下的热辐射量曲线,实验测得同样参数下红外探测器检测到的热辐射量.利用理论曲线对探测器的检测曲线进行修正,校正探测器非线性效应,提高热辐射测温的测量精度.     

发热筛查热成像系统的测温准确性分析

介绍了发热筛查热成像系统的发展历程和系统构成及热像仪测温的基本原理,指出热像仪的内辐射对测温准确性具有明显影响,分析了发热筛查热成像系统用黑体参考源消除内辐射影响的工作原理。介绍了发热筛查热成像系统的测温准确性评价模型及其主要参数的要求,逐项分析了这些参数与热像仪噪声、黑体参考源及使用环境等因素的关系,发现热像仪的时间低频噪声和空间低频噪声是影响测温准确性的关键因素,指出黑体参考源可以消除时间低频噪声的影响,基于外挡片的两点校正法可以消除空间低频噪声的影响,从而使发热筛查热成像系统满足人体测温准确性要求。     

某制冷型热像仪关键技术研究

近年来,红外成像技术在国内得到了迅猛发展。根据红外焦平面工作温度的不同,热像仪可以分为制冷型和非制冷型两大类。制冷型热像仪的灵敏度高、性能优越、精度高,但价格昂贵,现主要用于军事领域。某型制冷型热像仪在使用过程中,若成像场景的温度变化较大或者工作于极端环境温度下,在调节积分时间时,图像会出现四角发白中间黑、四角发黑中间白的现象。首先在不同黑体温度下采集了不同积分时间下的红外图像数据。针对上述问题进行了现象复现,然后分析了问题根源,并根据两点校正原理提出了解决思路和办法。最后通过实验数据验证了该方法的正确性,并总结了此类问题的解决方案。     

基于红外热像仪的弹药热毁伤测量误差消除方法研究

红外热像仪已广泛应用于弹药毁伤性能评估领域。针对国内基于红外热像仪热毁伤评估精度矫正文章较少的情况,梳理了部分评估误差来源,并提出了对应的误差补偿思路。通过对热毁伤测量试验的误差来源进行理论分析,对由测距和大气透射引发的测温误差做出公式修正。并通过爆心定位、设立标识杆,排除了测量过程可能会引入的误差。最后,对火球红外图像进行了盲元校正及图像增强处理,提升了图像辨识度,改善了火球毁伤范围定位的精确度。     

非制冷红外热像仪人体表面温度场测量及误差修正

利用非制冷红外热像仪测量人体表面温度场,除具有快速、非接触和量程短等特点外,还对测温精度有较高要求。针对非制冷微测辐射热计热像仪测量精度受环境、机芯温度影响较大的问题,提出一种对热像仪使用温度与标定温度之差引起的测量误差进行修正的方法。即对分别测得的环境温度、机芯温度和灰度两组数据,由支持向量机拟合得到环境温度和机芯温度误差修正模型;实际测量时,分别由热电偶和置于热像仪中的传感器测得环境温度和机芯温度后,根据误差修正模型对环境和机芯温度变化引起的热像仪测量误差进行修正,获得较为准确的人体表面温度场数据。实验结果表明:该修正方法,与经标定的高精度热电偶测温相比,可使测量距离2 m时的测温误差减小50%。     

基于靶标辐射元的IR-JST温度反演方法研究

红外成像干扰模拟靶标(JST)用以在红外成像导引系统(IRIGS)抗干扰性能测试中为IRIGS提供干扰源,目前普遍采用的数字仿真法受仿真精度的制约不能准确的模拟各类干扰源,为此本文提出了一种基于热电器件阵列的红外成像干扰模拟靶标生成方法。但是实验中发现在热像仪温度反演过程中,利用传统的黑体定标方法将引入发射率补偿误差,并且随着工作时间的增加,热像仪发生温度漂移现象,严重的影响了热像仪温度反演精度。针对以上问题,提出了一种基于靶标敏感单元的热像仪标定方法及漂移补偿算法,实验结果表明,该方法能够使热像仪温度反演误差由7℃降低至0.5℃。