一种比色测温黑体标定方法与流程

本申请涉及红外测温领域，尤其涉及一种比色测温黑体标定方法。

背景技术：

1、温度是描述物体状态的基本物理量，红外测温在航天、材料、能源、冶金等生产中具有重要作用，它具有不破坏被测物体温度场、反应速度快、灵敏度高、测温范围广等优势。目前国内外针对红外温度测量主要有以下方法：全辐射测温法、亮度测温法、比色测温法。

2、通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。

3、全辐射测温法和亮度测温法的精度受物体发射率的影响很大，虽然在实验室标定后对黑体测温精度较高，但在实际生产使用中精度往往达不到要求。

4、比色测温方法可以减少物体发射率的影响，它是根据测量两个给定波长的辐射功率之比，经黑体定标后建立物体温度与相机灰度的关系模型，它可以减小发射率对测温精度的影响，因此具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种比色测温标定该方法，该方法能够可极大的增加温度测量速度及精度。

2、本发明提供了一种比色测温黑体标定方法，使用分别叠加有第一波长红外滤光片和第二波长红外滤光片的第一相机和第二相机，第一相机和第二相机均为可见光相机，所述比色测温黑体标定包括：

3、s101：分别对第一相机和第二相机进行相机镜头畸变矫正、影像配准，计算出相机的内参矩阵、畸变矩阵及第一相机影像和第二相机影像的坐标转换矩阵；

4、s102：使用黑体分别对第一相机和第二相机的灰度进行标定，从而完成温度分辨率、时域噪声、非均匀性的计算；

5、s103：修正比色测温公式，建立温度与第一和第一波长图像的灰度的模型关系；

6、s104：建立线程池采集第一相机和第二相机的图像，使用测温模型对图像进行处理，并传输温度数据。

7、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，

8、所述镜头畸变矫正包括径向畸变矫正和切向畸变矫正；

9、所述内参矩阵为图像坐标系转化为像素坐标系的转换矩阵；

10、所述畸变矩阵为解决径向畸变和切向畸变的转换矩阵，以计算图像矩阵转换前和转换后的像素位置对应关系。

11、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，所述影像配准中，在两幅影像上均匀选取对应控制点，计算图像转换单应矩阵，从而计算图像查找表。

12、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，在所述步骤s102中，使用黑体分别对第一相机和第二相机的灰度进行标定的过程包括：采集同一像素位置黑体灰度，以该像素为中心，计算像素窗口灰度均值和标准差，以此计算时域噪声，在固定温度段连续采集n帧图像，然后等待黑体升温，每升n度采集n帧图像的像素窗口均值，从而完成温度分辨率的计算、去除相机采集图像时灰度的偏移以及黑体本身的不均匀性。

13、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，n大于等于50。

14、根据本发明的一个实施例提供的方法，n小于等于20。

15、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，步骤s103中，建立温度与第一和第一波长图像的灰度的模型关系的步骤包括：获取近红外范围内两波长分别为λ1，λ2的热辐射能之比，建立灰度比值与温度的关系。

16、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，步骤s103中，修正比色测温公式中，增加了环境因素的考虑。

17、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，步骤s103中，比色测温公式为

18、

19、其中，λ1为第一波长，λ2为第二波长，c1为第一辐射常数，c2为第二辐射常数，t为温度，k为修正参数。

20、根据本发明的一个实施例提供的方法，其中，步骤s104中，线程池为以图像最大尺寸为采集线程池的buffer，根据厂家提供的sdk包进行图像采集，从线程池取图像完成图像算法处理；使用udt协议将温度数据传输到服务器端；服务器端软件为使用udt协议接收数据结果并存储到固定位置。

21、本发明提供的有益效果：该方法在以往的点比色测温仪的基础上通过图像配准增加了面测温功能，对相机畸变矫正和图像配准产生的转换矩阵以图像查找表的形式加载到内存中，并对灰度与温度的拟合公式提出修正。该方法可以为比色测温的工业应用提供实现方案，重建了物体表面温度场，极大的提升了测温速度及精度。

技术特征：

1.一种比色测温黑体标定方法，使用分别叠加有第一波长红外滤光片和第二波长红外滤光片的第一相机和第二相机，第一相机和第二相机均为可见光相机，所述比色测温黑体标定包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述影像配准中，在两幅影像上均匀选取对应控制点，计算图像转换单应矩阵，从而计算图像查找表。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤s102中，使用黑体分别对第一相机和第二相机的灰度进行标定的过程包括：采集同一像素位置黑体灰度，以该像素为中心，计算像素窗口灰度均值和标准差，以此计算时域噪声，在固定温度段连续采集n帧图像，然后等待黑体升温，每升n度采集n帧图像的像素窗口均值，从而完成温度分辨率的计算、去除相机采集图像时灰度的偏移以及黑体本身的不均匀性。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，n大于等于50。

6.根据权利要求4所述的方法，n小于等于20。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s103中，建立温度与第一和第一波长图像的灰度的模型关系的步骤包括：获取近红外范围内两波长分别为λ1，λ2的热辐射能之比，建立灰度比值与温度的关系。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s103中，修正比色测温公式中，增加了环境因素的考虑。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s103中，比色测温公式为

10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s104中，线程池为以图像最大尺寸为采集线程池的buffer，根据厂家提供的sdk包进行图像采集，从线程池取图像完成图像算法处理；使用udt协议将温度数据传输到服务器端；服务器端软件为使用udt协议接收数据结果并存储到固定位置。

技术总结
本申请提供了一种比色测温黑体标定方法，使用分别叠加有第一波长红外滤光片和第二波长红外滤光片的第一相机和第二相机，第一相机和第二相机均为可见光相机，所述比色测温黑体标定包括：分别对第一相机和第二相机进行相机镜头畸变矫正、影像配准，计算出相机的内参矩阵、畸变矩阵及第一相机影像和第二相机影像的坐标转换矩阵；使用黑体分别对第一相机和第二相机的灰度进行标定；修正比色测温公式，建立温度与第一和第一波长图像的灰度的模型关系；建立线程池采集第一相机和第二相机的图像，使用测温模型对图像进行处理，并传输温度数据。

技术研发人员：陶立清,桑毅,田信灵,邓楼楼,刘兴潭,刘婧,刘皓
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院杭州中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13