CN114235157A - 一种带有tof传感器的红外热像仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有TOF传感器的红外热像仪，涉及红外热像仪技术领域，包括TOF深度摄像头、红外镜头、红外成像仪机身以及红外成像仪显示及操控屏，红外成像仪机身的一端设置有用于用于红外温度检测的红外镜头，红外镜头的上方设置有用于TOF深度测距的TOF深度摄像头，红外成像仪机身的一侧活动设置有红外成像仪显示及操控屏，TOF深度摄像头、红外镜头和红外成像仪显示及操控屏均与红外成像仪机身内部的控制器进行电性连接，该带有TOF传感器的红外热像仪，提供精确的像素距离参数，确保测试范围温度辨识的准确度，自动生成距离深度图，免去人为设置参数，提高工作效率，所涉及的距离校准为全像素点，而非整体对象，精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及红外热像仪技术领域，具体为一种带有TOF传感器的红外热像仪。
背景技术
目前，红外热像仪广泛应用于电力***设备运行状态监测中，通过探测电力设备表面的红外辐射，定量绘制设备表面的温度分布特征进而判断设备运行状态是否正常，借助红外热像仪，工作人员可以在安全距离对运行的电力设备进行带电温度探测，然后将红外图谱和特殊温度值显示在仪器界面上，辅助工作人员进行缺陷判定，其检测非接触、成像直观、不受电磁干扰的特点使其成为电力设备状态监测不可或缺的工具，在红外成像技术中，有一项重要的参数，距离，由于红外热成像仪在不同位置探测到的红外辐射值不同，但是要对辐射源温度的检测具有一致性，因此，距离对于辐射源温度的准确反演至关重要，目前，红外成像仪与检测目标的距离人为设定的，通过参数设置界面，设置固定的距离参数，例如15m，然后进行拍摄，但是实际的检测中，由于检测人员的位置具有一定的随机性，实际检测距离很难做到与设定距离一致，实际测试表明，距离不同对应的检测显示结果也相差很大，以某变电站2号变压器35kV套管C相柱头由于螺丝松动发热为例，设置检测距离为5m，现场采集数据如下：2m处测温显示的温度为80℃，4m处红外热像仪显示温度为55℃，6m处红外热像显示温度44℃，10m处红外热像显示温度为37℃，15m处红外热像显示温度为36℃，由此可见，检测距离设置的误差对检测对象温度的准确还原存在较大影响，在设备缺陷的判定中，温度的准确性又极为重要，因此检测距离的准确设定对电力设备缺陷诊断具有重要意义。
常见的解决办法是通过在不同距离上测量同一热源（即电力设备）的温度随距离的变化，得到一组温度随距离变化的修正系数数据，然后同一基准，进行对比，从而找出温度异常位置，该方法繁琐复杂，步骤琐碎，在当前变电站大量扩建的大环境下，工作效率及其低下，因此，急需一种能够自动、准确设定检测距离的方法，用来准确还原辐射源温度数据，免去实际工作现场，因为拍摄距离设置不准确，导致温度测量的误差。
发明内容
本发明提供了一种带有TOF传感器的红外热像仪，以解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有TOF传感器的红外热像仪，包括TOF深度摄像头、红外镜头、红外成像仪机身以及红外成像仪显示及操控屏，所述红外成像仪机身的一端设置有用于用于红外温度检测的红外镜头，所述红外镜头的上方设置有用于TOF深度测距的TOF深度摄像头，所述红外成像仪机身的一侧活动设置有红外成像仪显示及操控屏，所述TOF深度摄像头、红外镜头和红外成像仪显示及操控屏均与红外成像仪机身内部的控制器进行电性连接。
进一步的，所述红外成像仪机身的一侧通过活动轴活动两件有红外成像仪显示及操控屏，所述红外成像仪机身与红外成像仪显示及操控屏之间的夹角范围为零度至九十度。
进一步的，所述TOF深度摄像头内设置有TOF深度传感器，利用TOF深度传感器得出测量目标的距离深度图，使得拍摄范围所有像素点都有各自对应的距离属性。
进一步的，所述红外镜头与距离检测部分具有完全一致的视场，红外成像部分代入各个像素点的距离属性，采用辐射转换温度的计算公式，得出各像素的温度值。
进一步的，所述外热像仪的温度转换常见方法如式如下：
式中，T ob 表示观测温度；参数d表示被测对象到镜头距离；T atm 表示大气温度；T o 表示环境温度；ω表示环境相对湿度；ε ob 表示环境波段发射率。
进一步的，利用TOF深度传感器进行TOF深度测距，得出距离深度图，利用距离深度图为红外镜头提供数据参考，将深度测距参数代入辐射转化公式中，把辐射值转换成温度参数并通过伪色彩编码，最终在显示屏上以颜色来辨识温度，得到红外温度色谱图。
进一步的，整个温度成像过程涉及三张图：可见光、距离深度图和红外图谱，其中距离深度图提供的距离参数修正红外温度转换的结果，整个流程实时同步进行。
与现有技术相比，本发明提供了一种带有TOF传感器的红外热像仪，具备以下有益效果：
1、该带有TOF传感器的红外热像仪，提供精确的像素距离参数，确保测试范围温度辨识的准确度。
2、该带有TOF传感器的红外热像仪，自动生成距离深度图，免去人为设置参数，提高工作效率。
3、该带有TOF传感器的红外热像仪，所涉及的距离校准为全像素点，而非整体对象，精度更高。
4、该带有TOF传感器的红外热像仪，自动生成的距离深度图，可为图谱智能分析方法中背景的过滤提供支撑。
附图说明
图1为本发明的带有TOF传感器的红外热像仪结构示意图；
图2为本发明的带有TOF传感器的红外热像仪工作流程图；
图3为本发明的TOF深度测距结果可视化图；
图4为本发明的带有TOF传感器的红外热像仪温度成像效果图。
图中：1、TOF深度摄像头；2、红外镜头；3、红外成像仪机身；4、红外成像仪显示及操控屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明公开了一种带有TOF传感器的红外热像仪，包括TOF深度摄像头1、红外镜头2、红外成像仪机身3以及红外成像仪显示及操控屏4，所述红外成像仪机身3的一端设置有用于用于红外温度检测的红外镜头2，所述红外镜头2的上方设置有用于TOF深度测距的TOF深度摄像头1，所述红外成像仪机身3的一侧活动设置有红外成像仪显示及操控屏4，所述TOF深度摄像头1、红外镜头2和红外成像仪显示及操控屏4均与红外成像仪机身3内部的控制器进行电性连接，该带有TOF传感器的红外热像仪，在原有红外成像仪温度检测基础上，增加了TOFTime of Flight深度传感器，实时实地获取拍摄对象的距离深度图，将每个像素点的辐射值都正确的转换为对应的温度，使得检测人员在指定范围内的不同距离拍摄，都能够得到准确一致的温度值，避免了检测距离对温度检测的干扰。
该带有TOF传感器的红外热像仪，提供精确的像素距离参数，确保测试范围温度辨识的准确度，自动生成距离深度图，免去人为设置参数，提高工作效率，所涉及的距离校准为全像素点，而非整体对象，精度更高，自动生成的距离深度图，可为图谱智能分析方法中背景的过滤提供支撑。
具体的，所述红外成像仪机身3的一侧通过活动轴活动两件有红外成像仪显示及操控屏4，所述红外成像仪机身3与红外成像仪显示及操控屏4之间的夹角范围为零度至九十度。
具体的，所述TOF深度摄像头1内设置有TOF深度传感器，利用TOF深度传感器得出测量目标的距离深度图，使得拍摄范围所有像素点都有各自对应的距离属性。
具体的，所述红外镜头2与距离检测部分具有完全一致的视场，红外成像部分代入各个像素点的距离属性，采用辐射转换温度的计算公式，得出各像素的温度值，最终实现红外成像温度检测的精确可靠。
带有距离深度传感的红外热像仪整体工作流程如图2所示，
第一部分：TOF深度测距；TOF是Time of Fight的简写，名为飞行时间。TOF测距的原理是，通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物距离。不同于传统的激光测距，TOF安全性高、成本低、测量精确快速，最终可以得到整幅图像的深度信息，目前松下研制的APD-TOF深度传感器（APD-雪崩光电二极管）已经实现10~100米测距精度为10厘米的3D远程成像效果，满足电力红外测温的误差标准。TOF深度测距结果可视化后如图3所示，是带有距离参数的三维矩阵。
第二部分：红外温度检测：其工作原理为，光学***接受被测目标的红外辐射，经光谱滤波将红外辐射能量分布图形反映在焦平面上的红外探测器阵列的各光敏元件上，探测器将红外辐射转换成电信号，经过复杂的信号调理电路，送入微机做视频图像处理；将深度测距参数代入辐射转化公式中，把辐射值转换成温度参数并通过伪色彩编码，最终在显示屏上以颜色来辨识温度，得到红外温度色谱图。红外热像仪的温度转换常见方法如式（1）所示：
式中，T ob 表示观测温度；参数d表示被测对象到镜头距离；T atm 表示大气温度；T o 表示环境温度；ω表示环境相对湿度；ε ob 表示环境波段发射率。
该新型红外热成像仪的整个温度成像效果如图4所示，整个过程涉及三张图：可见光、距离深度图和红外图谱，其中距离深度图提供的距离参数修正红外温度转换的结果，整个流程实时同步进行，保证测温效率和准确率。
综上所述，该带有TOF传感器的红外热像仪，通过深度测距，提供全像素距离参数，为温度转换阶段，提供各像素点距离信息；不用人工校准距离参数，保证测温效率；该方法涉及距离校准是全像素点，而非整体对象，因此测温准确率更高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种带有TOF传感器的红外热像仪，包括TOF深度摄像头（1）、红外镜头（2）、红外成像仪机身（3）以及红外成像仪显示及操控屏（4），其特征在于：所述红外成像仪机身（3）的一端设置有用于用于红外温度检测的红外镜头（2），所述红外镜头（2）的上方设置有用于TOF深度测距的TOF深度摄像头（1），所述红外成像仪机身（3）的一侧活动设置有红外成像仪显示及操控屏（4），所述TOF深度摄像头（1）、红外镜头（2）和红外成像仪显示及操控屏（4）均与红外成像仪机身（3）内部的控制器进行电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：所述红外成像仪机身（3）的一侧通过活动轴活动两件有红外成像仪显示及操控屏（4），所述红外成像仪机身（3）与红外成像仪显示及操控屏（4）之间的夹角范围为零度至九十度。
3.根据权利要求1所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：所述TOF深度摄像头（1）内设置有TOF深度传感器，利用TOF深度传感器得出测量目标的距离深度图，使得拍摄范围所有像素点都有各自对应的距离属性。
4.根据权利要求3所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：所述红外镜头（2）与距离检测部分具有完全一致的视场，红外成像部分代入各个像素点的距离属性，采用辐射转换温度的计算公式，得出各像素的温度值。
5.根据权利要求4所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：所述外热像仪的温度转换常见方法如式如下：
式中，T ob 表示观测温度；参数d表示被测对象到镜头距离；T atm 表示大气温度；T o 表示环境温度；ω表示环境相对湿度；ε ob 表示环境波段发射率。
6.根据权利要求5所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：利用TOF深度传感器进行TOF深度测距，得出距离深度图，利用距离深度图为红外镜头（2）提供数据参考，将深度测距参数代入辐射转化公式中，把辐射值转换成温度参数并通过伪色彩编码，最终在显示屏上以颜色来辨识温度，得到红外温度色谱图。
7.根据权利要求1所述的一种带有TOF传感器的红外热像仪，其特征在于：整个温度成像过程涉及三张图：可见光、距离深度图和红外图谱，其中距离深度图提供的距离参数修正红外温度转换的结果，整个流程实时同步进行。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115406934A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-29 | 山东大学 | 红外热像仪参数可调的隧道渗漏水检测方法、***及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104568157A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种提高热红外成像测温精度的装置及方法 |
| CN106124058A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 上海电力学院 | 基于Kinect深度检测的电力设备红外测温装置 |
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2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104568157A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种提高热红外成像测温精度的装置及方法 |
| CN106124058A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 上海电力学院 | 基于Kinect深度检测的电力设备红外测温装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115406934A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-29 | 山东大学 | 红外热像仪参数可调的隧道渗漏水检测方法、***及装置 |
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