專利名稱：一種紅外探測器測溫的定標(biāo)和校正方法及相應(yīng)的測溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非制冷紅外探測器領(lǐng)域，尤其涉及非制冷紅外探測器的定標(biāo)和校正方法及相應(yīng)的測溫方法。
背景技術(shù)：
非制冷紅外焦平面陣列是20世紀(jì)70年代末80年代初，在國防應(yīng)用以及其他戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的推動下發(fā)展起來的。它是獲取景物紅外熱輻射信息的重要光電器件。除應(yīng)用于傳統(tǒng)的局勢成像外，還廣泛應(yīng)用于工業(yè)自控、醫(yī)療診斷、化學(xué)過程檢測、紅外天文學(xué)等領(lǐng)域。非制冷紅外焦平面陣列所制成的紅外探測器可以進(jìn)行紅外測溫，屬于一種非接觸測溫，它是通過測量被測物體的紅外熱輻射來測得被測物體的溫度的，不存在熱接觸和熱平衡帶來的缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍的限制，特別是可以測量二維溫度場的紅外探測器，更是使用極其高效和方便。雖然非制冷紅外焦平面陣列所制成的紅外探測器在測溫領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用背景，但是由于非制冷紅外焦平面陣列受到制作材料以及制作工藝的限制，紅外焦平面陣列單元的對紅外輻射的響應(yīng)相互之間并不相同，這就是紅外焦平面陣列的非均勻性。因此，在使用紅外探測器進(jìn)行測溫之前，需要對探測器進(jìn)行校正。常用的紅外非均勻校正技術(shù)有很多種，如一點(diǎn)定標(biāo)校正、兩點(diǎn)定標(biāo)校正，還有時域高通濾波法、自適應(yīng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等等。目前還沒有一種適應(yīng)性非常強(qiáng)的校正方法，各種非均勻校正算法都有它的不足。目前被應(yīng)用廣泛的是一點(diǎn)定標(biāo)校正、兩點(diǎn)定標(biāo)校正，但是一點(diǎn)定標(biāo)校正方法的精度較低，而兩點(diǎn)定標(biāo)法需要實(shí)現(xiàn)采取兩個溫度點(diǎn)進(jìn)行定標(biāo)，實(shí)現(xiàn)較困難，并且不能在探測器工作時更改校正參數(shù)。紅外探測器在進(jìn)行測溫之前，還需要對紅外探測器進(jìn)行標(biāo)定。常用的標(biāo)定方法是使探測器對準(zhǔn)不同的溫度，記錄下不同時刻的響應(yīng)，建立溫度-響應(yīng)曲線，在測溫時，利用這個響應(yīng)曲線可以得到測溫結(jié)果。由上可知，使用紅外探測器進(jìn)行測溫之前，需要進(jìn)行兩個步驟，即紅外探測器的非均勻校正和測溫的標(biāo)定。如果將兩個步驟分開，則可能出現(xiàn)在測溫定標(biāo)的過程時，由于外界或探測器內(nèi)部的各種原因，導(dǎo)致紅外焦平面的非均勻性發(fā)生了新的變化，之前的非均勻校正參數(shù)不再適用，校正的結(jié)果出現(xiàn)偏差，會導(dǎo)致定標(biāo)的精度下降，最終導(dǎo)致測溫的精度下降。而目前，還沒有一種將兩個方法融合起來的校正-標(biāo)定方法，因此現(xiàn)行方法均可能在校正和標(biāo)定后使測溫出現(xiàn)一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出了一種融合紅外探測器非均勻校正和測溫的標(biāo)定兩個步驟于一體的紅外探測器測溫的定標(biāo)和校正方法及運(yùn)用上述方法對紅外探測器進(jìn)行測溫的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種紅外探測器測溫的定標(biāo)和校正方法，包括如下步驟(1)對紅外探測器圖像非均勻性進(jìn)行校正a)將紅外探測器對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)黑體，將黑體調(diào)整到兩個不同的溫度值T1和T2作為校正點(diǎn)，采集這兩個不同溫度值時的探測器單元的響應(yīng)電Su1 (i，j)和隊(duì)⑴j)，探測器陣列為MXN，M和N分別表示面陣光敏單元的行數(shù)和列數(shù)，(i，j)表示第(i，j)光敏單元；b)分別對兩個不同溫度值的探測器響應(yīng)電壓求取平均值
權(quán)利要求
1.一種紅外探測器測溫的定標(biāo)和校正方法，其特征在于，包括如下步驟(1)對紅外探測器圖像非均勻性進(jìn)行校正a)將紅外探測器對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)黑體，將黑體調(diào)整到兩個不同的溫度值T1和T2作為校正點(diǎn)，采集這兩個不同溫度值時的探測器單元的響應(yīng)電壓U1G, j)和隊(duì)⑴j)，探測器陣列為 MXN，M和N分別表示面陣光敏單元的行數(shù)和列數(shù)，(i，j)表示第(i，j)光敏單元；__1 MNb)分別對兩個不同溫度值的探測器響應(yīng)電壓求取平均值雙ζτ^^ΣΣαα))和 c)求得每一個光敏像素單元的校正參數(shù)G(i，j)和0(i，j)
2.一種使用權(quán)利要求1所述定標(biāo)和校正方法對紅外探測器進(jìn)行測溫的方法，其特征在于根據(jù)溫度響應(yīng)函數(shù)U' =f(T)，得到溫度-電壓關(guān)系為T = f_i(U')以求得實(shí)時溫度T。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對紅外探測器進(jìn)行測溫的方法，其特征在于在已知響應(yīng)電壓U'后，使用牛頓迭代法得到U' =€(!0，得出相應(yīng)的溫度值1\
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外探測器測溫的定標(biāo)和校正方法及相應(yīng)的測溫方法，其中測溫定標(biāo)和非均勻校正的流程是非均勻校正先開始，進(jìn)行到生成校正參數(shù)和之后，進(jìn)行測溫定標(biāo)，但此時非均勻校正的過程沒有停止，一直在進(jìn)行循環(huán)判斷參數(shù)是否發(fā)生漂移，若漂移則對參數(shù)進(jìn)行校正，否則繼續(xù)判斷，測溫定標(biāo)過程是每采集一個溫度的探測器響應(yīng)，對其利用之前計(jì)算非均勻參數(shù)進(jìn)行一次非均勻校正，然后記錄下該溫度和探測器響應(yīng)數(shù)據(jù)，重復(fù)該過程，直到采集到足夠數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到探測器溫度響應(yīng)函數(shù)。本發(fā)明將紅外探測器非均勻校正和測溫的定標(biāo)步驟簡化為一個步驟，可方便地實(shí)現(xiàn)之前需要兩個步驟才能實(shí)現(xiàn)的校正和定標(biāo)，另一方面更能夠提高測溫的精度。
文檔編號G01J5/00GK102564598SQ20121000352
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉子驥, 曾星鑫, 楊書兵, 蔡貝貝, 鄭興 申請人:電子科技大學(xué)