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。     

热像仪聚焦程度对红外辐射检测的影响研究

热像仪主要依据红外辐射定律对物体由于温度产生的红外辐射进行测量,是非接触式测温方式的一种方法。在保持其它影响测温精度因素不变的条件下,通过保持热像仪稳定输出来提高精准度。实验采用黑体作为目标辐射源,并将温度设定后保持不变。保持热像仪与辐射源的位置固定不变,只调节聚焦程度来采集数据。分析热像仪聚焦程度对其输出值的影响,通过分析可以看出对于均匀的辐射目标源,当热像仪离焦时各个随机点输出的值不一致。只有当其在聚焦的状态下,随机点及区域输出的值才趋于稳定。并计算各点的在不同聚焦程度下的变异系数及区域内方差,进一步确定热像仪输出值的稳定性。实验表明:热像仪聚焦程度对其输出值有较大影响,利用文中聚焦程度与变异系数、区域内方差的计算对于判别热像仪输出值的稳定性具有一定的作用。     

热探测器温度对非制冷红外热像仪测温的影响

根据红外辐射理论和热像仪测温原理，给出了热探测器非制冷红外热像仪的温度计算公式；针对热探测器热像仪，分析了探头温度对热像仪测量结果的影响。     

基于红外热图像灰度修正的辐射测温

基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。     

蒙特卡洛法在高温背景辐射下比色测温的应用研究

在比色测温中,高温背景辐射对准确测量目标温度有很大的干扰,利用蒙特卡洛法通过概率分布模拟背景辐射的发射位置、辐射方向和反射或吸收特性,统计被测量目标反射并被探测器检测到的辐射能束,与理论辐射差值相比较,检验其准确性。在此基础上,提出一种在复杂环境下消除高温背景辐射影响、提高测温精度的方法。     

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。     

复杂环境背景下典型飞行器表面红外反射特性研究

飞机蒙皮对于背景辐射的反射可以作为红外目标识别的辐射源,但背景辐射通常来源于太阳辐射和地面背景辐射等辐射的综合作用,其复杂性和多变性也可能使飞机的红外反射辐射严重干扰红外制导的准确性,因此,研究复杂环境背景下的飞机蒙皮红外反射特性对于红外目标识别和红外导弹制导等应用具有重要意义。本文基于Schlick双向反射分布函数(BRDF)模型,结合有限元方法,利用反向蒙特卡洛法计算辐射遮挡因子,在MODTRAN软件环境下计算大气光谱透过率,针对不同条件下的飞机红外反射辐射特性进行研究。结果表明,不同探测角度和探测波段对飞机红外反射特性具有很大影响,且飞机蒙皮的反射辐射具有分布非均一性特点。     

锑化铟红外热像仪测温的大气修正计算

基于红外辐射理论,推导出了红外热像仪测温的基本公式;根据锑化铟的光谱响应度,计算出了锑化铟红外探测器的响应电流与被测物体真实温度的数值关系;进一步的计算出了在大距离上大气传输导致的红外热像仪的测温相对误差值.     

非致冷红外焦平面成像系统辐射测温技术研究

为了消除由非致冷红外焦平面自身温度变化造成的辐射测温偏差,提出了一种基于G-t(黑体辐射灰度-探测器工作温度)标准曲线进行辐射测温的新方法.该方法从热辐射理论和热像仪测温原理出发,利用实验测得的G-t标准温度关系曲线,并结合灰体表面真实温度的计算公式,最终实现了非致冷红外焦平面成像系统的高精度辐射测温.实验结果表明,当...     

环境高温物体对红外热像仪测温误差的影响

根据红外辐射理论和热像仪测温原理,考虑被测物体附近高温物体温度、位置和被测物体对附近高温物体吸收率的影响,得出了上述因素对被测物体真实温度和测温误差影响的理论计算公式,分析了高温物体温度测量误差、高温物体位置测量误差、对高温物体辐射的吸收率测量误差和附近高温物体的温度对红外热像仪测温误差的影响程度,并给出了减小误差的对策,以提高热像仪的测温精度及降低辐射测温误差。     

红外热成像系统低温极限成像探测分析

从普朗克黑体辐射定律出发,通过计算,得到不同温度下景物的辐射出射度,推导出真空低温密闭环境中景物辐射通过光学系统进入红外探测器的辐射通量的计算公式,得到了探测器接收到的辐射通量,研究了影响探测器性能的主要噪声,并且计算了系列红外探测器的最小可探测功率,进而分析得到了影响红外热成像系统可探测最低温度的影响因素,通过计算得到了系列探测器的低温探测极限。该工作可为用于低温环境和目标探测成像的红外成像测温系统设计提供依据。     

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。     

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。     

红外辐射相对温度测量法的新研究

通过分析红外热像仪测温的基本原理,由被测物体表面真实温度的通用计算公式推导出红外辐射相对温度测量的新公式,利用此公式可以消除环境温度对测量结果的影响,并用实验的方法对此公式进行了验证.     

基于反射温度补偿及入射温度补偿的红外测温影响分析

以红外辐射理论及红外热像仪测温原理为基础,为解决环境高温物体对红外测温的影响,提出反射温度补偿和入射温度补偿两种方法。分析了两种温度补偿方法的理论可行性和实际操作方案并具体进行实验测温对比。对4个硫化矿样本分别应用两种补偿方法同未经补偿的红外测温进行实验测温对比研究,分析结果显示:经过温度补偿后,相对误差明显小于未经补偿的红外测温,且反射温度补偿法较入射温度补偿法更为精确,验证了两种温度补偿方法的可用性及精确性。两种补偿方法在保证测量精度的同时拓宽了普通红外热像仪的应用范围,保证了硫化矿自燃红外预测数值精度。     

石墨膜热导率测试中热像仪测温不确定度传递

导热石墨膜是多层薄膜复合材料,等效面向导热系数是表征其性能的关键参数。基于热流环路积分的无损测试方法依赖于热像仪测温,但目前对热像仪测温引起的不确定度传递缺乏深入研究。通过测温模型分析,提出热像仪增益系数标定和偏置系数非均匀性是主要不确定度来源,且二者均受时变特性影响。基于两个恒温辐射源对热像仪时变特性实验分析,认为增益系数均匀且稳定,而偏置系数时变且非均匀,为不确定度的主要来源。因此提出使用外部合作黑体在20 s内进行实时偏置系数校正的措施,校正后偏置系数非均匀性引入的影响降低至0.37 %,增益系数标定结果相对标准差为0.99 %。测温影响传递到导热系数测试的不确定度为1.03 %。本文工作对其他定量热成像应用不确定度分析具借鉴意义。     

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。