专利名称：红外热像仪校正装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外热像仪校正技术，更具体地说，涉及一种红外热像仪校正装置。
背景技术：
随着红外成像技术的高速发展，红外热像仪在冶金行业中使用越来越多，转炉红 外图像下渣检测系统就是利用红外成像技术来对转炉出钢过程中下渣情况进行检测。目 前，红外热像仪基本上都是采用非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)作为光电探测器元件，它 是由许多像元组成，每个像元对应红外图像中的一个像素。而导致红外热像仪非均勻性的 因素可以分为两类一类是空间非均勻性因素由于组成红外焦平面的各个像元在材料、 尺寸大小以及制造工艺上的差别，使其特性会有所不同，因此对红外辐射的响应特性不一 致，从而使热像仪在空间上存在非均勻性；另一类是时间非均勻性因素由于焦平面的每 个像元都是一个光电传感器，同一个像元由于不断接收红外辐射的激励，其响应特性会随 着时间的推移会产生差别，导致输出结果发生漂移，从而使热像仪在时间上存在非均勻性。目前，国内外针对红外热像仪的校正方法主要是针对空间上的非均勻性问题，一 般均采用对热像仪进行黑体温度定标，即在热像仪出厂之前通过标准黑体实验对热像仪进 行定标，从而得出红外焦平面每个像元各自的响应曲线及相关参数。而针对红外热像仪在 时间上的非均勻性问题的相关技术比较欠缺，特别是在热像仪使用过程中进行的在线校正 技术，目前还处于空白。因此，在对测量精度要求较高的应用中，热像仪很难满足实际使用 要求，从而直接限制了其使用范围。

实用新型内容针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种红外热像仪校正 装置，该校正装置能够在线校正红外热像仪存在的时间上的非均勻性缺陷。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案该红外热像仪校正装置与红外热像仪相连，包括红外面辐射源，设于红外热像仪 镜头的前方；旋转驱动机构，输出端与红外面辐射源相连；驱动控制机构，输出端与旋转驱 动机构相连；温度传感器，设于红外面辐射源附近；中央处理器，输入端与红外热像仪、温 度传感器的输出端相连，输出端与驱动控制机构的输入端相连。所述的旋转驱动机构包括减速电机，减速电机的输出轴与红外面辐射源相连，并 且在输出轴上设有限位顶杆。所述的驱动控制机构包括一控制电路，控制电路包括两个用于控制红外面辐射源 旋转位置的接近开关。所述的红外面辐射源为圆形黑色金属挡板。在上述技术方案中，本实用新型的红外热像仪校正装置与红外热像仪相连，包括 红外面辐射源、旋转驱动机构，驱动控制机构、温度传感器和中央处理器，该校正装置通过旋转红外面辐射源用以提供恒定均勻的红外面辐射，通过控制红外热像仪连续采集红外图 像并计算出红外焦平面阵列像元所对应像素的平均测量值，通过温度传感器采集当前环境 温度并计算出红外辐射的理论值，通过将平均测量值与理论值比较，计算出用于当前红外 热像仪的校正偏移量，从而实现在线校正红外热像仪所存在的时间上的非均勻性缺陷。

图1是本实用新型的红外热像仪校正装置的结构原理图；图2是本实用新型的控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。请参阅图1所示，本实用新型的红外热像仪校正装置与红外热像仪8相连，包括 红外面辐射源1、旋转驱动机构、驱动控制机构、温度传感器6和中央处理器7，红外面辐射 源1设于红外热像仪8镜头的前方；旋转驱动机构，输出端与红外面辐射源1相连；驱动控 制机构，输出端与旋转驱动机构相连；温度传感器6，设于红外面辐射源1附近；中央处理器 7，输入端与红外热像仪8、温度传感器6的输出端相连，输出端与驱动控制机构的输入端相 连。其中，驱动控制机构包括减速电机3，减速电机3的输出轴与红外面辐射源1相连，并 且在输出轴上设有限位顶杆2，该限位顶杆2选用磁性金属材料，用于触发限位开关；请结 合图2所示，驱动控制机构包括一控制电路5，该控制电路5包括两个用于控制红外面辐射 源1旋转位置的接近开关4、分别与接近开关4相并接的二极管Dl、D2，图2中的A、B端接 供电电源(由中央处理器7提供)，通过接近开关4感应限位顶杆2的位置来控制减速电 机3的开关，从而控制红外面辐射源1的旋转位置。该红外面辐射源1可选用一块圆形黑 色金属挡板，作为一个恒定的红外面辐射源1，在校正过程中为热像仪提供恒定并且均勻的 红外辐射，安装在减速电机3的轴上，当减速电机3启动可带动挡板旋转，遮挡住红外热像 仪8镜头为闭合，是在线校正状态，打开为红外热像仪8的在线工作状态。温度传感器6测 量得到的温度是红外面辐射源1所在的环境温度，也就是红外面辐射源1的温度。中央处 理器7主要是由装有数据采集卡、图像采集卡、控制卡的计算机构成，用于对旋转驱动机构 的自动控制，以及接收红外热像仪8和温度传感器6采集的热图像和温度信号，并对信号进 行处理，完成对红外热像仪8时间上的非均勻性校正的计算和分析工作。下面，结合图1、图2，对该校正装置的工作原理进行举例说明图1中的红外热像仪8用于转炉下渣检测，该红外热像仪8在使用一段时间后会 发生时间上的非均勻性缺陷，需要校正时，采用以下步骤进行校正1、先通过中央处理器7控制减速电机3启动，带动红外面辐射源1下转并遮挡红 外热像仪8的镜头，给红外热像仪8提供恒定均勻的红外面辐射；2、控制红外热像仪8连续采集N帧红外图像；3、采用温度传感器6采集当前辐射源所在的环境温度；4、通过计算机根据N帧红外图像，计算出红外焦平面阵列每个像元所对应像素的 平均测量值；5、根据所测环境温度计算出当前红外辐射所对应的图像灰度的理论值；[0022]6、根据像素灰度的平均测量值和理论值计算出当前红外热象仪每个像元的时间 偏移量，并根据偏移量进行校正；7、控制红外面辐射源1上转，完成校正，红外热像仪8可继续进行转炉下渣检测。在此需要说明的是，在步骤1中，关闭红外面辐射源1的目的是给红外热像仪8提 供一个恒定均勻的红外面辐射，尽量保证红外焦平面阵列每个像元所接受到的红外辐射相 等；在步骤2中，采集到的红外热图像是灰度图像，灰度值的大小反映了被测物体温 度的高低，灰度等级由热像仪和图像采集装置的精度决定，采集N帧图像是为了防止干扰 信号对图像质量的影响，提高稳定性；在步骤3中，测量得到的温度是红外面辐射源1所在环境的温度，也就是红外面辐 射源1的温度，由于红外辐射和温度直接相关，为了得到准确的红外辐射强度，必须要知道 当前辐射源的温度，并加以修正；在步骤4中，根据采集到的N帧红外图像数据来计算焦平面阵列每个像元所对应
N
像素的平均测量值，采用公式H _来计算，式中Xk(i，j)是第k帧图像像素
x{hJ) = N^
点(i，j)的灰度值， 为焦平面阵列像元(i，j)的测量均值，即为实际测量值，ν为所测 量的图像帧数；在步骤5中，计算机根据红外热像仪图像灰度值与被测物体温度值之间的关系， 将测量到的辐射源温度反推换算出热像仪对该红外辐射响应的图像灰度理论值；在步骤6中，在得到红外焦平面阵列每个像元的测量值和理论值后，通过比 较可以计算出当前每个像元的时间偏移量，也就是在时间上的非均勻性，通过公式 Ax(hj)= 来计算，式中X'是热像仪对恒定辐射源响应的灰度理论值，是焦 平面阵列像元(i，j)的实际测量值，Ax(i,j)是焦平面阵列像元(i，j)的时间非均勻性修 正量。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新 型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述 实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
权利要求一种红外热像仪校正装置，与红外热像仪相连，其特征在于该校正装置包括红外面辐射源，设于红外热像仪镜头的前方；旋转驱动机构，输出端与红外面辐射源相连；驱动控制机构，输出端与旋转驱动机构相连；温度传感器，设于红外面辐射源附近；中央处理器，输入端与红外热像仪、温度传感器的输出端相连，输出端与驱动控制机构的输入端相连。
2.如权利要求1所述的红外热像仪校正装置，其特征在于所述的旋转驱动机构包括减速电机，减速电机的输出轴与红外面辐射源相连，并且在 输出轴上设有限位顶杆。
3.如权利要求1所述的红外热像仪校正装置，其特征在于所述的驱动控制机构包括一控制电路，控制电路包括两个用于控制红外面辐射源旋转 位置的接近开关。
4.如权利要求1所述的红外热像仪校正装置，其特征在于 所述的红外面辐射源为圆形黑色金属挡板。
专利摘要本实用新型公开了一种红外热像仪校正装置，该校正装置与红外热像仪相连，包括红外面辐射源、旋转驱动机构，驱动控制机构、温度传感器和中央处理器，该校正装置通过旋转红外面辐射源用以提供恒定均匀的红外面辐射，通过控制红外热像仪连续采集红外图像并计算出红外焦平面阵列每个像元所对应像素的平均测量值，通过温度传感器采集当前环境温度并计算出红外辐射的理论值，通过将平均测量值与理论值比较，计算出用于当前红外热像仪的校正偏移量，从而实现在线校正红外热像仪所存在的时间上的非均匀性缺陷。
文档编号G01J5/10GK201653554SQ20102011706
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者冯天均, 吴德民, 唐安祥, 李洪涛, 申屠理锋 申请人:宝山钢铁股份有限公司