CN114295226A - 基于帧累加提高热像仪测温分辨率的校准方法 - Google Patents
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Abstract
发明一种基于帧累加提高热像仪分辨率的温度校准方法，用待校准热像仪采集黑体仪不同温度所对应的红外图像帧序列，计算帧累加后红外图像中所有像素点的均值，与黑体仪设定值拟合出近似真值校准方程，进一步将红外图像帧序列中同一像素点的多次测量值分别累加平均，与近似真值作拟合出热像仪中所有像素点的校准方程组。将帧累加技术运用在热像仪的温度校准中，降低了热像仪测温随机误差的同时抑制了热像仪测温的***误差，通过对各个像素点的校准，抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高了热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及热像仪温度校准技术领域，特别提供基于帧累加提高热像仪测温分辨率的校准方法。
背景技术
由于红外热像仪具有可视化、非接触、测温速度快等优点，在工业、航空航天、医学领域都应用广泛。红外热像仪是通过测量物体辐射的红外能量，测量物体表面温度的精确值，通过一定的处理呈现出人体表面温度的差异。应用的广泛对其测量精度提出了更高的要求。
在测量的角度分析，红外热像仪作为一个测量***，存在着随机误差和***误差，影响着***的测量精度，需要对热像仪进行校准以提高其测量精度。而现有的校准方式以黑体仪的温度作为校准的依据，同时考虑了热像仪角度和距离带来的影响，也就是考虑了***误差的影响，对于随机噪声和各个测温点对测量结果的影响并未做处理，损失了部分测量精度，而且在测量时，黑体仪达到热平衡耗时长，且携带不方便，影响测量效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于帧累加提高热像仪测温分辨率的校准方法，提高热像仪的分辨率，既提高热像仪的测温精度，也提高对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
本发明技术方案如下：将帧累加技术运用在热像仪的温度校准中，降低了热像仪测温的随机误差的同时抑制了热像仪测温的***误差，通过校准每个像素点的测量结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高了热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度，具体步骤在于：
S1：设定黑体仪的温度值，用待校准热像仪采集不同黑体仪温度所对应的红外图像帧序列；
S2：对每个温度下的红外图像帧序列进行帧累加处理，计算帧累加后红外图像中所有像素点的均值作为待校准值；
S3：以黑体仪设定值为真值，拟合出近似真值校准方程，并求得待校准值的近似真值；
S4：对各个温度下，红外图像帧序列中同一像素点的多次测量值分别累加平均，作为这一像素点的待校准值；
S5：以近似真值作为真值，拟合出各个像素点的校准方程，从而得到最终的校准方程组；
S6：测量时采集相同帧数的红外图像帧序列，将同一像素点的多次测量值分别累加平均，代入校准方程组中得到校准后的测量结果。
进一步地，热像仪连续成像的结果，可以是红外图像帧序列，也可以是各个像素点对应温度值组成的温度值矩阵序列。
进一步地，运用帧累加技术，将热像仪采集到的红外图像帧序列进行帧累加处理，用帧累加后的结果参与后续计算过程。
进一步地，计算出近似真值校准方程，以黑体仪设定值T0作为真值，红外图像中所有像素点的均值
作为待校准值，进行最小二乘拟合，得到近似真值的校准直线Y＝kX+b，其中，k，b为校正系数，X为待校准值，Y为近似真值，将各红外图像均值代入得到近似真值Ts，这一校准过程抑制了热像仪测温的***误差，提高了测量精度。
进一步地，计算每个像素点的校准方程，对各个温度下，N帧m×n红外图像帧序列Ti(i＝1,2,...N)中同一像素点t(m,n)的N次测量值t进行雷家平均得到
作为这一像素点的待校准值，以近似真值Ts作为真值，最小二乘拟合出各个像素点的校准方程，从而得到最终的校准方程组
其中，k(m,n)，b(m,n)为校准系数，x(m,n)为像素点的待校准值，y(m,n)为像素点校准结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
进一步地，在使用热像仪采集物体表面时，采集相同帧数的红外图像帧序列，将同一像素点的多次测量值分别累加平均，代入校准方程组中得到每一个像素点的测量结果，提高对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
本发明的有益效果为：将帧累加技术运用在热像仪的温度校准中，降低了热像仪测温的随机误差的同时抑制了热像仪测温的***误差，通过校准每个像素点的测量结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高了热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
附图说明
图1本发明所述热像仪温度分辨率校准方法流程图
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
参见图1所示，本实施例提供一种基于帧累加提高热像仪测温分辨率的校准方法，并将其应用在人体疾病的筛查中，其具体步骤为：
S1：因检测人体体温，在校准时设定黑体仪的温度值范围在30℃～45℃之间(本实施例设定7个温度值：30℃，34℃，36℃，38℃，40℃，42℃，45℃)，用待校准热像仪采集7个黑体仪设定温度值的N＝400帧分辨率为m×n的红外图像帧序列Ii(i＝1,2,...N)；
S2：对7个温度下采集到的红外图像帧序列分别进行N帧累加处理，得到帧累加后的红外图像，求此红外图像中所有像素点的均值
作为待校准值，降低热像仪测温的随机误差；
S3：以黑体仪设定的7个温度值为真值T0，用最小二乘法拟合出待校准值与真值之间的校准方程Y＝kX+b，其中，k，b为校正系数，X为待校准值，Y为近似真值，将7个温度的
代入此校准方程，得到对应的近似真值Is，抑制热像仪测温的***误差；
S4：对这7个温度下，分别计算N帧红外图像帧序列Ii中同一像素点t(m,n)的N个测量值进行帧累加得到
作为这一像素点的待校准值；
S5：以7个温度对应的近似真值Is作为真值，最小二乘拟合出这m×n个像素点对应的校准方程，从而得到最终的校准方程组
其中，k(m,n)，b(m,n)为校准系数，x(m,n)为像素点的待校准值，y(m,n)为像素点校准结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度；
S6：当测量人体表面时，采集同一部位N帧红外图像帧序列，将同一像素点的测量值进行累加平均，代入校准方程组中，得到测量结果，在提高测量精度的同时，还提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度，可以更好的筛查某些引发皮肤表面温度分布不均匀的疾病，如乳腺肿瘤、下肢深静脉血栓、关节炎等。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于帧累加提高热像仪测温分辨率的校准方法，其特征在于：将帧累加技术运用在热像仪的温度校准中，降低了热像仪测温的随机误差的同时抑制了热像仪测温的***误差，通过校准每个像素点的测量结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高了热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度，具体步骤在于：
S1：设定黑体仪的温度值，用待校准热像仪采集不同黑体仪温度所对应的红外图像帧序列；
S2：对每个温度下的红外图像帧序列进行帧累加处理，计算帧累加后红外图像中所有像素点的均值作为待校准值；
S3：以黑体仪设定值为真值，拟合出近似真值校准方程，并求得待校准值的近似真值；
S4：对各个温度下，红外图像帧序列中同一像素点的多次测量值分别累加平均，作为这一像素点的待校准值；
S5：以近似真值作为真值，拟合出各个像素点的校准方程，从而得到最终的校准方程组；
S6：测量时采集相同帧数的红外图像帧序列，将同一像素点的多次测量值分别累加平均，代入校准方程组中得到校准后的测量结果。
2.按照权利要求1所述红外图像帧序列，其特征在于：热像仪连续成像的结果，可以是红外图像帧序列，也可以是各个像素点对应温度值组成的温度值矩阵序列。
3.按照权利要求1所述红外图像，其特征在于：运用帧累加技术，将热像仪采集到的红外图像帧序列帧累加后的结果。
4.按照权利要求1所述近似真值校准方程，其特征在于：以黑体仪设定值T0作为真值，红外图像中所有像素点的均值
作为待校准值，进行最小二乘拟合，得到近似真值的校准直线Y＝kX+b，其中，k，b为校正系数，X为待校准值，Y为近似真值，将各红外图像均值代入得到近似真值Ts，这一校准过程抑制了热像仪测温的***误差，提高了测量精度。
5.按照权利要求1所述校准方程组，其特征在于：对各个温度下，N帧m×n红外图像帧序列Ti(i＝1,2,...N)中同一像素点t(m,n)的N次测量值t进行雷家平均得到
作为这一像素点的待校准值，以近似真值Ts作为真值，最小二乘拟合出各个像素点的校准方程，从而得到最终的校准方程组
其中，k(m,n)，b(m,n)为校准系数，x(m,n)为像素点的待校准值，y(m,n)为像素点校准结果，进一步抑制了由于像素点的空间分布带来的***误差，提高热像仪的分辨率，既提高了热像仪的测温精度，也提高了对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
6.按照权利要求1所述测量结果，其特征在于：在使用热像仪采集物体表面时，采集相同帧数的红外图像帧序列，将同一像素点的多次测量值分别累加平均，代入校准方程组中得到每一个像素点的测量结果，提高对被测物体表面温度差异识别的灵敏度。
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|---|---|
| CN (1) | CN114295226A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115005782A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-06 | 杭州新瀚光电科技有限公司 | 一种人体健康的评估方法、***、终端设备及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105466563A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-04-06 | 南京理工大学 | 一种两点校正红外热像仪的非均匀性的模块及方法 |
| CN111611544A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-01 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种机载大视场面阵摆扫热像仪温排水监测方法 |
| CN112651903A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-04-13 | 苏州长风航空电子有限公司 | 红外热像仪图像预处理***及其预处理方法 |
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2021
- 2021-12-29 CN CN202111627632.7A patent/CN114295226A/zh active Pending
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