不帶溫度穩定器的探測器測溫調溫方法與流程

本發明涉及測溫技術領域，尤其是涉及一種不帶溫度穩定器的探測器測溫調溫方法。

背景技術：

將熱像儀對著溫度均勻的目標物體，通過集成電路采集到ad數據。由于探測器自身的制造工藝和模數轉換的影響，會出現不同程度的白點和黑點，類似于圖像處理技術中的椒鹽噪聲(椒＝黑色，鹽＝白色)。對于該噪聲，傳統圖像處理技術一般采用中值濾波的算法去除，由于人眼的分辨能力有限，所以基本可以滿足。但溫度數據有自身的特殊性：溫度均勻的物體，顯示出的溫度值誤差必須是0.1°之內，傳統中值濾波無法達到目的。

由于不帶溫度穩定器，探測器的工作溫度與環境溫度和工作時長相關，冷機開機需要經過一段時間才能穩定，在該時間段內，同一溫度間隔對應的ad值不同，所以溫度標定時探測器的工作溫度必須處于相對穩定的工作狀態。一般情況下，若熱像儀內部的溫度2分鐘內波動范圍不超過±0.1℃，則認為處于相對溫度狀態。但是現有的探測器很難達到該要求，導致探測結果的存在誤差，而后期又未對溫度進行調整，導致測量的準確性差。

技術實現要素：

本發明為了克服現有技術的不足，提供一種可充分考慮探測器工作溫度和環境因素，保證測溫準確性的不帶溫度穩定器的探測器測溫調溫方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種不帶溫度穩定器的探測器測溫調溫方法，包括如下步驟：

(1)標定，在測溫范圍l-h內，每間隔一定的溫度a，采集同一溫度均勻目標物體的ad值變化量，記為ads[]；其中，采樣最大的ad值記為maxads，采樣最小的ad值記為minads；采集的次數記為x；同時，記錄標定時測溫器工作的環境溫度記為dtemp；

(2)計算ad對應的溫度值

(2.1)建立探測器的線性變化規律：ads[rdtemp]＝x*ads[dtemp]，其中rdtemp代表當前探測器的工作溫度，x代表線性變化系數，ads[dtemp]代表采集環境溫度dtemp時的ad值變化量；

(2.2)根據當前探測器的工作溫度推測實時ad與實際溫度的關系：工作時，等溫度間隔獲取探測器的溫度drt；利用線性變化規律推算各溫度間隔drt對應的ad值變化量ads[drt]，最大的ad值記為maxad2和最小的ad值記為minad2。

(2.2.1)溫度校正：

取探測器內置黑體的絕對ad值bad以及絕對溫度值bt，計算bt對應的ad值,記為ad3；計算公式如下：

(2.2.2)計算實際ad偏移值addiff＝bad-ad3

(2.2.3)根據addiff，建立實時ad值adrealsample[drt]與實際溫度的對應公式：

adrealsample[drt]＝ads[drt]-addiff；

(3)修正溫度

(3.1)根據實時ad值與實際溫度的對應公式，可推算出每一ad值對應的實際溫度adrealsample[drt]，考慮環境因素后的最終溫度，不帶距離修正時的溫度值tempnodist計算方法為：

其中，ems為輻射率、dist為距離、env為環境溫度，rh為相對濕度；

(3.2)計算出最終溫度距離修正的系數distcoff:

其中，dist1和dist2代表距離2個采樣點的實際距離，dist1temp1和dist1temp2分別代表dist1采樣點采集的2個溫度值，dist2temp1和dist2temp2分別代表dist2采樣點采集的2個溫度值；

(3.3)計算出最終的溫度值realtemp，realtemp＝tempnodist*distcoff。

本方法充分考慮了探測器的工作溫度變化和環境因素，如環境溫度、濕度、輻射率、探測距離，探測器黑體的絕對溫度值和絕對ad值等，對探測器探測到的溫度做進一步地修正，保證探測器探測結果的準確性。

進一步地，步驟(1)之前還包括步驟(0)去除噪聲，采集ad值；根據溫度中值濾波算法，找出ad值的壞點坐標，然后用周圍5*5的像素的平均值替換壞點。該方法簡單、易行，且處理的壞點最接近正常值。

進一步地，所述找出ad值的壞點坐標的過程如下：

設定有效ad值的閾值范圍vadl-vadh；

依次判斷直每個ad值是否在有效閾值范圍內；若是，將該ad值添加到壞點列表；若否，則進行下一個ad值的判斷，直至所有ad值判斷完成。

該判斷方法簡單，速度快，效果好。

進一步地，所述用周圍5*5的像素的平均值替換壞點具體過程如下：獲取壞點列表中每個壞點的位置，判斷每個壞點周圍24個點是否是壞點，統計每個壞點周圍24個點的非壞點數量和非壞點ad值總和，求出每個壞點周圍24個點的非壞點ad平均值，將該非壞點ad平均值替換壞點的ad值。該方法簡單、易行，且處理的壞點最接近正常值。

綜上所述，本發明考慮探測器溫度和周圍環境因素，對探測器的探測溫度進行修正，保證探測器探測溫度的準確性。

附圖說明

圖1為本發明找出ad值的壞點的流程圖；

圖2為本發明替換壞點的流程圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好的理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。

如圖1和圖2所示，一種不帶溫度穩定器的探測器測溫調溫方法，包括如下步驟：

(0)去除噪聲，將熱像儀對著溫度均勻的目標物體，通過集成電路采集ad值；由于探測器自身的制造工藝和模數轉換的影響，會出現不同程度的白點和黑點，類似于圖像處理技術中的椒鹽噪聲(椒＝黑色，鹽＝白色)。所以測溫算法的第一步就是去除噪聲。

根據溫度數據的特殊性，借鑒中值濾波的算法，采用一種簡單又容易實現的壞點處理算法：溫度中值濾波算法。首先根據閾值找出ad值的壞點坐標，然后用周圍5*5的像素的平均值替換壞點。

其中，上述找出ad值的壞點坐標的過程如下：

設定有效ad值的閾值范圍vadl-vadh，該閾值范圍可根據需要設置。

依次判斷直每個ad值是否在有效閾值范圍內；若是，將該ad值添加到壞點列表；若否，則進行下一個ad值的判斷，直至所有ad值判斷完成。

(i)自動找出壞點bpoints[]

設置探測器的配置參數，將熱像儀對著溫度均勻的目標物體，計算處所有像素溫度的直方圖數據hgram[i],具體如下：

1)初始化hgram[i]，即每個ad值對應的像素數初始化為0。

2)按照從左到右，從上到下的順序依次獲取一幀圖像點的值ad(i，j)，對應直方圖hgram[ad(i，j)]加一，(i代表行，j代表列)。

3)最后統計出一幀圖像的直方圖數據(各個ad值對應的像素數)。

(ii)自動計算所有壞點的位置

根據有效的閾值范圍(與熱像儀使用的溫度和測溫范圍相關)vadl-vadh，單個ad值最小可能的像素數hmincount(例如2，即ad值只有2個像素)，每個像素點的ad值ad(i，j)，通過如圖1的步驟，自動計算出所有壞點位置，具體如下：

1)從左到右，從上往下依次判斷一幀圖像每個像素的值ad(i，j)，ad(i，j)是否在有效閾值范圍內。

2)若ad(i，j)不在有效閾值范圍內，添加到壞點列表，然后再判斷hgram[ad(i，j)]是否小于hmincount，若否，進行重復循環；若是，結束循環。

3)若ad(i，j)是在有效閾值范圍內，判斷hgram[ad(i，j)]是否小于hmincount，若否，進行重復循環；若是，結束循環。

另外，上述用周圍5*5的像素的平均值替換壞點具體過程如下：

獲取壞點列表中每個壞點的位置，判斷每個壞點周圍24個點是否是壞點，統計每個壞點周圍24個點的非壞點數量和非壞點ad值總和，求出每個壞點周圍24個點的非壞點ad平均值，將該非壞點ad平均值替換壞點的ad值。具體操作如下：

(i)替換壞點

根據去噪算法算出所有的壞點badpoint[]，總個數bdpcount，如圖2所示，按照如下步驟去除噪聲：

1)依次獲取badpoint[]中每個壞點的位置badpointps。

2)初始化周圍像素ad值的總和adsum＝0，周圍使用的像素個數adcount＝0。

3)依次判斷周圍24個像素點是否是壞點；

若是，進行下一個像素點的判斷；若否，adsum增加該像素的ad值，像素個數adcount加1；然后重復循環，直至24個像素判斷完成；

4)使用壞點周圍像素的平均值adsum/adcount替換壞點位置的ad值；

(1)標定

由于不帶溫度穩定器，探測器的工作溫度與環境溫度和工作時長相關，冷機開機需要經過一段時間才能穩定，在該時間段內，同一溫度間隔對應的ad值不同，所以溫度標定時探測器的工作溫度必須處于相對穩定的工作狀態。一般情況下，若熱像儀內部的溫度2分鐘內波動范圍不超過±0.1℃，則認為處于相對穩定狀態。

在測溫范圍l-h內，不同的探測器測溫范圍是不同的，每間隔一定的溫度a，采集同一溫度均勻目標物體的ad值，利用步驟(0)對ad值進行處理，然后將間隔溫度a的ad值相減求出ad值變化量，記為ads[]；其中，采樣最大的ad值記為maxads，采樣最小的ad值記為minads；采集的次數記為x；同時，記錄標定時測溫器工作的環境溫度記為dtemp。

(2)計算ad對應的溫度值

(2.1)建立探測器的線性變化規律：ads[rdtemp]＝x*ads[dtemp]，其中rdtemp代表當前探測器的工作溫度，x代表線性變化系數；ads[dtemp]代表采集環境溫度dtemp時的ad值變化量，可根據測量得出。可將標定時的ads[rdtemp]和ads[dtemp]，帶入公式得出x的值。

根據不帶溫度穩定器探測器的實驗研究表明，隨著探測器工作環境溫度的變化，針對同一溫度間隔的ad值變化量呈現有規律性的增大或減小，舉例說明：

例如當前探測器的工作溫度rdtemp與ad變化量ads[rdtemp]的關系可如下表：

(2.2)根據當前探測器的工作溫度推測實時ad值與實際溫度的關系：

在熱像儀工作過程中，探測器的工作溫度是實時變化的。利用線性變化規律推算各溫度間隔drt對應的ad值變化量ads[drt]，最大的ad值記為maxad2和最小的ad值記為minad2；

(2.2.1)溫度校正：

根據探測器內置黑體的絕對ad值bad以及絕對溫度值bt，計算bt對應的ad值,記為ad3；計算公式如下：

轉化后變為

(2.2.2)計算實際ad偏移值addiff，addiff＝bad-ad3；

(2.2.3)根據addiff，建立實時ad值與實際溫度adrealsample[drt]的對應公式：

adrealsample[drt]＝ads[drt]-addiff

同時，可帶入所有的溫度drt以及對應的ad值變化量ads[drt]，求出所有的adrealsample[drt]，推出實時ad值與實際溫度adrealsample[]關系表。

(3)修正溫度

(3.1)根據實時ad值與實際溫度adrealsample[drt]的對應公式或者表，可推算出每一ad值對應的實際溫度adrealsample[drt]；需要考慮考慮環境因素，如輻射率emiss(ems)、距離distance(dist)、環境溫度environment(env)和相對濕度relativehumidity(rh)對目標溫度的影響，才能計算出最終的溫度值realtemp。

(a)首先根據如下公式計算出不帶距離修正時的溫度值tempnodist：

其中，ems為輻射率、dist為距離、env為環境溫度，rh為相對濕度；

(3.2)然后根據實驗結果計算出最終溫度距離修正的系數distcoff:

其中，dist1和dist2代表距離2個采樣點的實際距離，dist1temp1和dist1temp2分別代表dist1采樣點采集的2個溫度值，dist2temp1和dist2temp2分別代表dist2采樣點采集的2個溫度值；

(3.3)根據上面兩個數值計算出最終的溫度值realtemp，realtemp＝tempnodist*distcoff。

顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。