CN114518175B - 一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置，温度矫正方法包括：在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差；第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块中，且部成像区域与所述第一视场画面的边缘区域关联；基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。该方法能够对相机的视场的各个区域包括边缘区域进行温度矫正，提高测温的实时性。

Description

一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置
技术领域
本发明涉及红外热成像测温技术领域，特别是涉及一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置。
背景技术
随着非制冷型红外探测器的不断发展，红外热成像技术以其非接触、可视化和便捷性被广泛应用于工业、人体和生物测温。其工作原理是将物体表面的红外热辐射值通过红外探测器转化成电信号，再通过电路芯片将电信号转化为温度值。镜头镜片的放大率差异会导致畸变产生，使物体成像产生形变，相对物体本身发生失真，这种失真在红外热成像测温领域会导致测温精度差异较大。视场的边界由于镜头的畸变无法与镜头中心部位保持一致的均匀性，从而影响设备整体的测温精度。因此，为了使设备在视场范围内镜头各处测温都有一致的精度，在设备工作时需要对镜头各处进行均匀性补偿。
发明内容
本发明提供一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置，该方法能够对相机的视场的各个区域包括边缘进行温度矫正，提高测温的实时性。
为解决上述技术问题，本发明提供的第一个技术方案为：提供一种红外热成像图像的温度矫正方法，包括：在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差；第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块中，且成像区域与第一视场画面的边缘区域关联；基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二个技术方案为：提供一种红外热成像图像的温度矫正装置，包括：计算模块，用于在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差；第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块中，且成像区域与第一视场画面的边缘区域关联；调整模块，用于基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对每一第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；矫正模块，用于利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
为解决上述技术问题，本发明提供的第三个技术方案为：提供一种电子设备，包括相互藕接的处理器以及存储器，其中，存储器用于存储实现上述任一项的方法的程序指令；处理器用于执行存储器存储的程序指令。
为解决上述技术问题，本发明提供的第四个技术方案为：提供一种计算机可读存储介质，存储有程序文件，程序文件能够被执行以实现上述任一项的方法。
本发明的有益效果，区别于现有技术，本发明的方法通过在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差；第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块中的预设区域，且部分预设区域位于第一视场画面的边缘位置；基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。该方法能够对相机的视场的各个区域包括边缘区域进行温度矫正，提高测温的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明红外热成像图像的温度矫正方法的第一实施例的流程示意图；
图2为第一视场画面分割的示意图；
图3为图1中步骤S11的一实施例的流程示意图；
图4为本发明红外热成像图像的温度矫正方法的第二实施例的流程示意图；
图5为第二视场画面分割的示意图；
图6为本发明红外热成像图像的温度矫正装置的第一实施例的流程示意图；
图7是本发明电子设备的一实施例的结构示意图；
图8本发明计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方法
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现有的一种基于场景的红外图像非均匀性校正方法中，提供一种基于场景的红外图像非均匀性校正方法，主要包括场景运动判断和分离场景固定高频噪声进行非均匀性校正。将前一帧图像作为基准图像，采用基于配准的方法对比经过初始非均匀性校正的基准图像和当前帧图像判断场景是否处于运动状态，当场景处于运动状态下，提取多张运动帧图像进行加权平均，分离场景的固定高频噪声，然后提取场景的细节信息，自适应地计算出当前图像场景对应的偏置校正参数，对红外图像进行进一步的非均匀性补偿校正。该方法的缺点是对红外图像进行基于场景进行非均匀性校正，需要持续计算偏移向量判断场景是否处于运动状态，而当场景处于运动时，需要对多帧图像进行加权平均，不断更新校正参数，增加了计算量，而且仅能提高图像的成像质量，对测温精度的影响未作描述。
现有的一种红外成像***及校正方法，使用红外热成像***对均匀黑体辐射源成像，采集焦平面阵列输出的多组电信号数据，计算焦平面阵列输出电学信号中像元数据的非均匀性，获取每个像元数据的补偿因子并存储至控制处理模块，当设备工作时调用补偿因子控制相应盲元选通开关对对应像元进行输出补偿。该方法用于计算补偿因子的均匀黑体辐射源实质上并不存在，因此以此为对象采集到的电信号数据所计算得到的非均匀性包括设备本身的像元非均匀性和黑体热辐射非均匀性，计算得到的补偿因子存在误差，在面对高精度测温时可能导致测温精度不满足要求。
现有的一种基于红外测温技术的测温一致性校验方法，基于光强均匀的物面作为校正基准，在多种光照强度下使用待测仪器采样并使用最小二乘法计算每一个光敏像素单元的校正参数，使用得到的校正参数对光电转换元件的响应电压进行校正，校正原始图像的亮度；将视场划分九宫格得到九个区域，并将腔式黑体置于这九个区域的中心位置进行测温，验证九个区域测得温度的一致性。其主要缺点是该方法的用于判断测温一致性的方案将视场划分为九个区域，黑体光斑处于九个区域的中心处，以各个区域中心处测温值与中心区域测温值的差与中心区域测温值相除作为一致性判定标准，实际九个区域的中心区域仍处于视场中较中心的区域，均匀性较好，这种方式忽略了视场边缘的畸变对测温的影响。
本申请提出一种红外热成像图像的温度矫正方法，该方法用于矫正由于视场内测温不均匀及视场边界区域发生畸变引起的测温误差，矫正后测温精度高，视场内均匀性好。
请参见图1，图1为本发明红外热成像图像的温度矫正方法的第一实施例的流程示意图，具体包括：
步骤S11：在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差。
具体的，第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的。具体的请结合图2，图2为第一视场画面，对第一视场画面进行分割，得到9个第一区域块B0～B8。依次在第一区域块B0～B8中设置第一温度Tcom1的第一辐射源和第二温度Tcom2的第二辐射源。在一具体实施例中，在设置第一辐射源以及第二辐射源时，确保第一辐射源以及所述第二辐射源的成像区域位于所述第一区域块中，且成像区域与所述第一视场画面的边缘区域关联。在一具体实施例中，在第一区域块B0～B8中设定预设区域A0～A8，其中，预设区域A1～A8位于第一视场画面的边缘位置，而预设区域A0位于第一视场画面的中心位置。第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块B0～B8中的预设区域，具体如图2所示。
具体的，由于镜头的畸变主要发生在视场的边缘部位，故矫正区域应当尽量选择视场的边缘。如图2所示，将第一视场画面分为了3行3列的九宫格，因此，预设区域A0位于视场九宫格中心格的中心位置；预设区域A1位于视场九宫格左上格的第一区域块B1的左上角，预设区域A3位于视场九宫格右上格的第一区域块B3的右上角，预设区域A5位于视场九宫格右下格的第一区域块B5的右下角，预设区域A7位于视场九宫格左下格的第一区域块B7的左下角，预设区域A2位于视场九宫格第一行第二列的第一区域块B2的顶部中心区域，预设区域A4位于视场九宫格第二行第三列的第一区域块B4的最右侧中心区域，预设区域A6位于视场九宫格第三行第二列的第一区域块B6的底部中心区域，预设区域A8位于视场九宫格第二行第一列的第一区域块B8最左侧中心区域。
在设置好第一辐射源以及第二辐射源后，分别确定第一辐射源的温度误差以及第二辐射源的温度误差。
在一实施例中，请结合图3，步骤S11包括：
步骤S31：获取第一辐射源的第一灰度值，以及获取第二辐射源的第二灰度值。
具体的，利用红外热成像测温设备获取第一辐射源的第一灰度值，获取第二辐射源的第二灰度值。
步骤S32：基于第一灰度值、第二灰度值以及预设关系表确定第一辐射源的预测温度值以及第二辐射源的预测温度值。
在一实施例中，需要预设设定预设关系表，预设关系表表征灰度差与辐射源温度的关系。具体地，在红外热成像测温设备的视场范围内设置对应不同温度的辐射源，辐射源与红外热成像测温设备的距离为预设距离，预设距离基于红外热成像测温设备的镜头焦距以及工作距离确定，且辐射源的温度基于红外热成像测温设备的工作温度确定。具体地，同一镜头的红外热成像测温设备，在不同距离的衰减程度不同，一般地，红外热成像测温设备，其工作距离为dmin至dmax，dmin为工作距离下限，dmax为工作距离上限，测温标定距离d0可设置在工作距离中间区段。也即辐射源设置在距离红外热成像测温设备的标定距离d0处。同一目标测温距离，红外热成像测温设备的探测器对不同被测温度的响应不同，因此需在同一目标测温距离下，预置不同温度的辐射源(辐射源为标准黑体辐射源)。一般地，红外热成像测温设备，其工作温度区间为Tmin至Tmax，常用温度区间为Tcom1至Tcom2，Tmin为工作温度区间下限，Tmax为工作温度区间上限，Tcom1为常用温度区间下限，Tcom2为常用温度区间上限。预置不同温度标准黑体辐射源数量越多，标定精度越高，标定成本也越高，综合考虑设备的标定精度以及生产成本，确定预置不同温度标准黑体辐射源的数量为S，S个不同温度标准辐射源应尽量覆盖工作温度区间，并同时兼顾常用温段。
利用红外热成像测温设备检测各个辐射源的灰度值，温度区间基于工作温度确定。具体地，设置好辐射源后，利用红外热成像测温设备检测各个温度区间内辐射源的灰度值。将红外热成像测温设备正对放置于辐射源标定距离处d0，辐射源应尽量处于红外热成像测温设备的视场正中间。确定相邻温度区间内辐射源的灰度差，基于辐射源的温度以及灰度差确定预设关系表，预设关系表表征灰度差与辐射源的关系。具体地，将设置的将红外热成像测温设备的工作区间以T为间隔划分，并在工作温度区间的上下限各多分一段，得到Tmin-T～Tmin、Tmin～Tmin+T、......、Tmax-T～Tmax、Tmax～Tmax+T共x个区间，用红外热成像设备依次测量这x个温度区间对应的辐射源的灰度值。在一实施例中，假设Tmin-T温度对应的辐射源对应的相邻灰度差为0，将相邻两个温度区间的辐射源的灰度值做差，得到相邻灰度差值与黑体温度关系表，具体如表1所示：
表1
将相邻灰度差值与黑体温度关系表输入到红外热成像测温设备，通过调节探测器参数进行常温标定，使各标准黑体辐射源测得误差不超过±e℃。
在确定出预设关系表(表1)后，基于第一灰度值、第二灰度值以及预设关系表确定第一辐射源的预测温度值以及第二辐射源的预测温度值。
步骤S33：基于第一辐射源的预测温度值和第一温度确定第一辐射源的温度误差，基于第二辐射源的预测温度值和第二温度确定第二辐射源的温度误差。
基于第一辐射源的预测温度值和第一温度确定第一辐射源的温度误差，其中第一温度为第一辐射源的实际温度值，将预测温度值减去实际温度值，即可得到第一辐射源的温度误差Ecom1,基于第二辐射源的预测温度值和第二温度确定第二辐射源的温度误差，其中第二温度为第二辐射源的实际温度值，将第二辐射源的预温度值减去实际温度值，即可得到第二辐射源的温度误差Ecom2。
步骤S12：基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面。
具体地，可以依次对第一区域块B0～B8进行以上步骤，计算出在一个第一区域块中第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2。基于第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2对当前第一区域块的参数进行调整，直至对所有的第一区域块均进行参数调整，最终得到第二视场画面。
在一具体实施例中，参数包括幅值和响应率。响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差同为正数或同为负数，且响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差的差值的绝对值小于或等于第一阈值，对第一区域块的幅值进行调整。具体的，先判断第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2是否同号，也即判断两者是否同时为正数或者同时为负数，若第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2同为正数或同为负数，则进一步计算第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2的绝对值是否小于或等于第一阈值，在满足|Ecom1-Ecom2|≤T1时，T1为第一阈值，则对当前第一区域块的幅值进行调整。在一实施例中，对第一区域块的幅值进行调整包括基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的幅值进行调整。具体地，假设初始幅值为bi，且初始幅值bi为0，则在满足|Ecom1-Ecom2|≤T1时，调整当前第一区域块的幅值为:
在另一实施例中，若第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2同为正数或同为负数，且第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差的差值的绝对值大于第一阈值，也即|Ecom1-Ecom2|>T1时，对第一区域块的响应率进行调整。在一实施例中，若第一辐射源的温度误差Ecom1的绝对值大于第二辐射源的温度误差Ecom2的绝对值，第一区域块的响应率增加一个步进值。也即|Ecom1|＞|Ecom2|时，则k＝ki+step，其中，ki为初始响应率，一般情况下，初始响应率设置为1，step为一个步进值，一般为0.01。若第一辐射源的温度误差Ecom1的绝对值不大于第二辐射源的温度误差Ecom2的绝对值，第一区域块的响应率减小一个步进值。也即|Ecom1|≤|Ecom2|时，则k＝ki-step。需要说明的是，第一阈值是一个略小于测温设备精度范围的值，可以选择但不限于0.8倍的精度范围。
在另一实施例中，响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差其中一个为正数，另一个为负数，且响应于第一辐射源的温度误差的绝对值小于第二阈值、第二辐射源的温度误差的绝对值小于第二阈值，不调整第一区域块的幅值和响应率。也即，在第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2其中一个为正，另一个为负时，进一步判断第一辐射源的温度误差Ecom1的绝对值是否小于第二阈值，判断第二辐射源的温度误差Ecom2的绝对值是否小于第二阈值。在|Ecom1|＜T2，且|Ecom2|＜T2时，不对当前的第一区域的幅值和响应率进行调整。
响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差不同为正数或不同为负数，且响应于第一辐射源的温度误差的绝对值不小于第二阈值、第二辐射源的温度误差的绝对值不小于第二阈值，对第一区域块的响应率进行调整。具体地，在在第一辐射源的温度误差Ecom1和第二辐射源的温度误差Ecom2其中一个为正，另一个为负，且|Ecom1|≥T2，|Ecom2|≥T2时，对第一区域块的响应率进行调整。在一具体实施例中，响应于第二辐射源的温度误差大于预设值，第一区域块的响应率增加一个步进值，也即若Ecom2＞0，预设值为0时，k＝ki+step。响应于第二辐射源的温度误差不大于，第一区域块的响应率减小一个步进值，也即若Ecom2≤0时，k＝ki-step。其中，第二阈值T2为一个小于测温设备精度范围的值，在一实施例中，第二阈值T2可以但不限于为0.5倍的精度范围。需要说明的是，在对当前第一区域的参数进行调整后，对下一个第一区域执行上述步骤。
需要说明的是，幅值更新是对辐射源测得的温度进行直接补偿，例如，对区域B1增加或减少幅值bi，则相当于对区域B1内的测得的温度值增加或减少bi/100℃的补偿值.响应率更新是对相邻灰度差值与黑体温度关系表中的相邻灰度差值乘以更新后的响应率，再重新根据更新后的关系表进行温度计算。也即，上述的调整幅值和响应率实际上就是进行温度矫正。在对上述第一区域块B0～B8进行调整后，即可得到更新后的第二视场画面。
通过本实施例的方法，对红外热成像测温设备的视场画面的每一区域块温度进行调整，尤其是调整温度参数所依据的辐射源是设置在红外热成像测温设备的视场画面的边缘处的，其在温度矫正时，能够对视场画面边缘位置处的温度进行矫正，提高测温的实时性。
步骤S13：利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
另外，本实施例上述步骤S11以及步骤S12是对红外热成像测温设备的视场画面进行矫正，得到包含矫正参数的第二视场画面，进一步可以将该第二视场画面存储在红外热成像测温设备中。
在红外热成像测温设备进行图像采集时，利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。该方法属于预设矫正方案，相对于实时矫正，减少了计算复杂度，不会影响测温的实时性，能够降低设备的功耗，提高效率。
上述的实施例是对第一视场画面的八个边缘区域B1～B8和一个中心区域B0进行温度矫正和补偿，若想要全视场内设备测温均在测温精度范围内，则需要根据已确定的九个第一区域块的幅值以及响应率建立全视场均匀性温度矫正和补偿模型。本申请还提出一种全视场均匀性矫正以及温度补偿方案，具体请参见4，为本发明红外热成像图像的温度矫正方法的第二实施例的流程示意图，其中，步骤S41、步骤S42与上述图1所示的步骤S11以及步骤S12相同，区别在于，本实施例在步骤S42之后还包括：
步骤S43：对第二视场画面进行分割，得到多个第二区域块，第二区域块的数量小于第一区域块的数量。
具体请结合图5，对第二视场画面进行分割，得到第二区域块。如图2所示，对第一视场画面进行分割时，将第一视场画面分为了九个第一区域块B0～B8。而对第二视场画面进行分割时，将第二视场画面分为了四个第二区域块C1～C4，也即第二区域块的数量小于第一区域块的数量。
步骤S44：利用预设函数基于每一第二区域块的参数确定第二区域块中的像素点的补偿参数。
在一具体实施例中，利用预设函数基于第二区域块的顶点对应的幅值确定第二区域块中每一像素点的补偿幅值；以及利用预设函数基于第二区域块的顶点对应的响应率确定第二区域块中每一像素点的补偿响应率。基于补偿幅值以及补偿响应率对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
具体地，将第二视场画面坐标(x，y)处补偿后的幅值设置为参数λ，根据第一区域块B0～B8的幅值以及响应率将第二视场画面分为四块，得到四个第二区域块C1～C4，每一个第二区域块的四个顶点都有其对应的幅值以及响应率，该幅值以及响应率为通过图1所示的实施例调整后的幅值以及响应率。对每块第二区域块内部的幅值可用四个顶点的幅值进行插值计算。如图2所示，假设以λ0为坐标系原点，测温设备的图像分辨率为m×n，则左上角的第二区域块C1的四个顶点坐标分别为：λ0(0,0)、 发明人对比多种拟合方式并且经过多次实验后，设置预设函数为二元二次方程，利用二元二次方程进行拟合插值，对第二区域块C1中的各个像素点的幅值进行补偿。以左上角的第二区域块C1为例，对任一像素点(x，y)所对应的参数λ(也即幅值)，其拟合公式为：
λ＝ax2+by2+cx2y2+λ0；
其中，
根据上述拟合方式，可以计算得到左上角的第二区域块C1中各个像素点的幅值。同理，可以基于上述方式对其余第二区域块C2～C4的各个像素点的幅值进行计算。
同理，可利用上述同样的方式对第二视场画面的各个像素点的响应率进行拟合补偿。在对第二视场画面的各个像素点的幅值以及响应率进行拟合补偿后，即可得到各个像素点的补偿参数，该补偿参数组成红外热成像测温设备的温度补偿模型。
步骤S45：基于补偿参数对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
基于各个像素点的补偿参数对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。可以理解的，在温度矫正过程中，利用对应位置的像素点对采集的图像中位置对应的像素点进行温度矫正。
本实施例中，建立每一像素点的温度补偿模型，在采集图像时，对采集的图像的每一像素点进行温度补偿，能够使得全视场温度均匀。
上述图1以及图4所示的温度矫正方法，均是对预设距离d0处采集的图像进行温度矫正。本申请还提出一种针对于多个距离采集的图像进行温度矫正的方法。该方法建立多个距离的温度补偿模型，在红外热成像设备采集图像中，基于图像的距离从多个距离的温度补偿模型中选择距离对应的温度补偿模型，对红外热成像设备采集的图像进行温度补偿。
具体地，基于红外热成像测温设备的第一预设距离处的补偿幅值、补偿响应率和预设距离处的补偿幅值、补偿响应率，确定红外热成像测温设备的第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率；第二预设距离对应的点位于第一预设距离以及预设距离之间。基于第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率对红外热成像测温设备采集的第二预设距离处的图像进行温度矫正。
具体地，在最近距离和最远距离均采用图4所示的方式，计算每一像素点的幅值以及响应率，基于最近距离、最远距离和预设距离所确定的每一像素点的幅值以及响应率确定全距离的每一像素点的幅值以及响应率。假设最近距离为dmin，最远距离为dmax，预设距离为d0，全距离也就是dmin～dmax。将最近距离dmin(也即第一预设距离)和预设距离为d0之间的任一距离d处的图像像素点(x，y)的补偿后的幅值设置为参数α，补偿后的响应率设置为参数β，通过图4所示的方法计算得到工作距离dmin处像素点(x，y)的幅值为αmin和响应率为βmin，以及计算得到预设距离d0处像素点(x，y)的幅值为α0和响应率为β0，则得到第二预设距离的补偿幅值α以及补偿响应率β为：
同理可以得到最远距离dmax到预设距离d0之间任意距离处的补偿幅值α以及补偿响应率β，具体的，假设通过图4所示的方法计算得到工作距离dmax处像素点(x，y)的幅值为αmax和响应率为βmax，则最远距离dmax到预设距离d0之间任意距离处的补偿幅值α以及补偿响应率β为：
通过上述方法可以计算出全距离dmin～dmax视场下各个位置的温度补偿模型，在红外热成像测温设备采集到对应距离处的图像后，从温度补偿模型中选择对应距离的温度补偿模型，利用对应的幅值以及响应率对采集的图像进行温度补偿。
本申请建立了全视场范围内设备的均匀性矫正及温度补偿模型，保证设备在当前工作距离下视场内各个位置都具有一致的测量精度，并且利用设备在视场各个位置测温，验证了精度的可靠性。本申请对设备在最近工作距离、最远距离和预设距离三个距离下全视场均匀性矫正模型进行线性插值，获得全距离全视场均匀性矫正模型，并在各个距离下都进行全视场测温验证，确认了模型的可靠性。本申请将模型对应的矫正参数和补偿系数写入芯片内，使用时只需调用参数进行补偿，无需重复计算矫正模型，减少了计算量，提高了计算速度。本申请利用均匀黑体辐射源计算补偿因子的基础上进行的均匀性矫正及温度补偿方案，实质上是在该补偿方法的基础上增加了对边缘畸变导致的测温误差以及黑体不均匀性等的补偿方案，进一步提高了精度及全视场均匀性。
请参见图6，为本发明红外热成像图像的温度矫正装置的一实施例的结构示意图，具体包括计算模块61、调整模块62以及矫正模块63。
其中，计算模块61用于在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差。其中，第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，第一辐射源以及第二辐射源的成像区域位于第一区域块中，且成像区域与所述第一视场画面的边缘区域关联。
在一实施例中，计算模块61获取第一辐射源的第一灰度值，以及获取第二辐射源的第二灰度值；基于第一灰度值、第二灰度值以及预设关系表确定第一辐射源的预测温度值以及第二辐射源的预测温度值；基于第一辐射源的预测温度值和第一温度确定第一辐射源的温度误差，基于第二辐射源的预测温度值和第二温度确定第二辐射源的温度误差。
在一实施例中，计算模块61在红外热成像测温设备的视场范围内设置对应不同温度的辐射源，辐射源与红外热成像测温设备的距离为预设距离，预设距离基于红外热成像测温设备的镜头焦距以及工作距离确定，且辐射源的温度基于红外热成像测温设备的工作温度确定；利用红外热成像测温设备检测各个温度区间内辐射源的灰度值，温度区间基于工作温度确定；确定相邻温度区间内辐射源的灰度差，基于辐射源的温度以及灰度差确定预设关系表，预设关系表表征灰度差与辐射源温度的关系。
其中，调整模块62用于基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面。
在一实施例中，响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差同为正数或同为负数，且响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差的差值的绝对值小于或等于第一阈值，调整模块62对第一区域块的幅值进行调整。具体地，调整模块62基于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差对第一区域块的幅值进行调整。
在一实施例中，响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差同为正数或同为负数，且响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差的差值的绝对值大于第一阈值，调整模块62对第一区域块的响应率进行调整。具体地，响应于第一辐射源的温度误差的绝对值大于第二辐射源的温度误差的绝对值，调整模块62将第一区域块的响应率增加一个步进值；响应于第一辐射源的温度误差的绝对值不大于第二辐射源的温度误差的绝对值，调整模块62将第一区域块的响应率减小一个步进值。
在一实施例中，响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差其中一个为正数，另一个为负数，且响应于第一辐射源的温度误差的绝对值小于第二阈值、第二辐射源的温度误差的绝对值小于第二阈值，调整模块62不调整第一区域块的幅值和响应率。
在一实施例中，响应于第一辐射源的温度误差和第二辐射源的温度误差不同为正数或不同为负数，且响应于第一辐射源的温度误差的绝对值不小于第二阈值、第二辐射源的温度误差的绝对值不小于第二阈值，调整模块62对第一区域块的响应率进行调整。具体地，响应于第二辐射源的温度误差大于预设值，调整模块62将第一区域块的响应率增加一个步进值；响应于第二辐射源的温度误差不大于预设值，调整模块62将第一区域块的响应率减小一个步进值。
其中，矫正模块63用于利用第二视场画面对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
在一实施例中，调整模块62还用于对第二视场画面进行分割，得到多个第二区域块，第二区域块的数量小于第一区域块的数量；利用预设函数基于每一第二区域块的参数确定第二区域块中的像素点的补偿参数。其中，调整模块62利用预设函数基于第二区域块的顶点对应的幅值确定第二区域块中每一像素点的补偿幅值；以及利用预设函数基于第二区域块的顶点对应的响应率确定第二区域块中每一像素点的补偿响应率。
矫正模块63用于基于补偿参数对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。具体地，矫正模块63基于补偿幅值以及补偿响应率对红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
在一实施例中，调整模块62还用于基于红外热成像测温设备的第一预设距离处的补偿幅值、补偿响应率和预设距离处的补偿幅值、补偿响应率，确定红外热成像测温设备的第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率。第二预设距离对应的点位于第一预设距离以及预设距离之间。矫正模块63用于基于第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率对红外热成像测温设备采集的第二预设距离处的图像进行温度矫正。
本申请建立了全视场范围内设备的均匀性矫正及温度补偿模型，保证设备在当前工作距离下视场内各个位置都具有一致的测量精度，并且利用设备在视场各个位置测温，验证了精度的可靠性。本申请对设备在最近工作距离、最远距离和预设距离三个距离下全视场均匀性矫正模型进行线性插值，获得全距离全视场均匀性矫正模型，并在各个距离下都进行全视场测温验证，确认了模型的可靠性。本申请将模型对应的矫正参数和补偿系数写入芯片内，使用时只需调用参数进行补偿，无需重复计算矫正模型，减少了计算量，提高了计算速度。本申请利用均匀黑体辐射源计算补偿因子的基础上进行的均匀性矫正及温度补偿方案，实质上是在该补偿方法的基础上增加了对边缘畸变导致的测温误差以及黑体不均匀性等的补偿方案，进一步提高了精度及全视场均匀性。
请参见图7，为本发明电子设备的一实施例的结构示意图。电子设备包括相互连接的存储器82和处理器81。
存储器82用于存储实现上述任意一项的方法的程序指令。
处理器81用于执行存储器82存储的程序指令。
其中，处理器81还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器81可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器81还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器82可以为内存条、TF卡等，可以存储电子设备中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，电子设备才有记忆功能，才能保证正常工作。电子设备的存储器按用途存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存)，也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。内存指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方法实现。例如，以上所描述的装置实施方法仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方法，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方法方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，***服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方法的全部或部分步骤。
请参阅图8，为本发明计算机可读存储介质的结构示意图。本申请的存储介质存储有能够实现上述所有方法的程序文件91，其中，该程序文件91可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方法的全部或部分步骤。而前述的存储装置包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
以上仅为本发明的实施方法，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种红外热成像图像的温度矫正方法，其特征在于，包括：
在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差；所述第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，所述第一辐射源以及所述第二辐射源的成像区域位于所述第一区域块中，且所述成像区域与所述第一视场画面的边缘区域关联；
基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对所述第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；
利用第二视场画面对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别确定所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差的步骤，包括：
获取所述第一辐射源的第一灰度值，以及获取第二辐射源的第二灰度值；
基于所述第一灰度值、所述第二灰度值以及预设关系表确定所述第一辐射源的预测温度值以及所述第二辐射源的预测温度值；
基于所述第一辐射源的预测温度值和所述第一温度确定所述第一辐射源的温度误差，基于所述第二辐射源的预测温度值和所述第二温度确定所述第二辐射源的温度误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数包括幅值和响应率；
所述基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对每一所述第一区域块的参数进行调整的步骤，包括：
响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差同为正数或同为负数，且响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差的差值的绝对值小于或等于第一阈值，对所述第一区域块的幅值进行调整；
响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差同为正数或同为负数，且响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差的差值的绝对值大于所述第一阈值，对所述第一区域块的响应率进行调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述第一区域块的幅值进行调整的步骤，包括：
基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对所述第一区域块的幅值进行调整；
对所述第一区域块的响应率进行调整的步骤，包括：
响应于所述第一辐射源的温度误差的绝对值大于所述第二辐射源的温度误差的绝对值，所述第一区域块的响应率增加一个步进值；
响应于所述第一辐射源的温度误差的绝对值不大于所述第二辐射源的温度误差的绝对值，所述第一区域块的响应率减小一个步进值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数包括幅值和响应率；
所述基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对每一所述第一区域块的参数进行调整的步骤，包括：
响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差其中一个为正数，另一个为负数，且响应于所述第一辐射源的温度误差的绝对值小于第二阈值、所述第二辐射源的温度误差的绝对值小于所述第二阈值，不调整所述第一区域块的幅值和响应率；
响应于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差不同为正数或不同为负数，且响应于所述第一辐射源的温度误差的绝对值不小于所述第二阈值、所述第二辐射源的温度误差的绝对值不小于所述第二阈值，对所述第一区域块的响应率进行调整。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述第一区域块的响应率进行调整的步骤，包括：
响应于所述第二辐射源的温度误差大于预设值，所述第一区域块的响应率增加一个步进值；
响应于所述第二辐射源的温度误差不大于预设值，所述第一区域块的响应率减小一个步进值。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设关系表的获取方法包括：
在所述红外热成像测温设备的视场范围内设置对应不同温度的辐射源，所述辐射源与所述红外热成像测温设备的距离为预设距离，所述预设距离基于所述红外热成像测温设备的镜头焦距以及工作距离确定，且所述辐射源的温度基于所述红外热成像测温设备的工作温度确定；
利用所述红外热成像测温设备检测各个所述辐射源的灰度值；
确定相邻温度区间内所述辐射源的灰度差，基于所述辐射源的温度以及所述灰度差确定预设关系表，所述预设关系表表征所述灰度差与所述辐射源温度的关系。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对每一所述第一区域块的参数进行调整的步骤之后，还包括：
对所述第二视场画面进行分割，得到多个第二区域块，所述第二区域块的数量小于所述第一区域块的数量；
利用预设函数基于每一所述第二区域块的参数确定所述第二区域块中的像素点的补偿参数；
利用第二视场画面对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正的步骤，包括：
基于所述补偿参数对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参数包括幅值和响应率；
所述利用预设函数基于每一所述第二区域块的参数确定所述第二区域块中的像素点的补偿参数的步骤，包括：
利用所述预设函数基于所述第二区域块的顶点对应的幅值确定所述第二区域块中每一像素点的补偿幅值；以及利用所述预设函数基于所述第二区域块的顶点对应的响应率确定所述第二区域块中每一像素点的补偿响应率；
所述基于所述补偿参数对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正的步骤，包括：
基于所述补偿幅值以及所述补偿响应率对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：
基于所述红外热成像测温设备的第一预设距离处的补偿幅值、补偿响应率和预设距离处的补偿幅值、补偿响应率，确定所述红外热成像测温设备的第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率；所述第二预设距离对应的点位于所述第一预设距离以及所述预设距离之间；
所述基于所述补偿参数对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正的步骤，包括：
基于所述第二预设距离的补偿幅值、补偿响应率对所述红外热成像测温设备采集的第二预设距离处的图像进行温度矫正。
11.一种红外热成像图像的温度矫正装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于在第一区域块中设置第一温度的第一辐射源以及第二温度第二辐射源，并分别确定所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差；所述第一区域块是对红外热成像测温设备的第一视场画面进行分割后得到的，所述第一辐射源以及所述第二辐射源的成像区域位于所述第一区域块中，且所述成像区域与所述第一视场画面的边缘区域关联；
调整模块，用于基于所述第一辐射源的温度误差和所述第二辐射源的温度误差对每一所述第一区域块的参数进行调整，得到第二视场画面；
矫正模块，用于利用第二视场画面对所述红外热成像测温设备采集的图像进行温度矫正。
12.一种电子设备，其特征在于，包括相互藕接的处理器以及存储器，其中，
所述存储器用于存储实现如权利要求1-10任一项所述的方法的程序指令；
所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有程序文件，所述程序文件能够被执行以实现如权利要求1-10任一项所述的方法。
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