一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法技术

本发明专利技术提供了一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法，该校准方法包括以下步骤：步骤1)确定眼睛的真实温度和环境温度之间的关系；步骤2)确定测量距离对红外热像仪测量结果的影响；步骤3)确定环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤4)确定测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤5)确定红外热像仪测量的眼睛温度的误差；步骤6)对红外热像仪测量得到的温度进行校准。所述校准方法在考虑测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果影响的情况下，对测量结果进行修正，可以显著提高红外热像仪的测量精度和准确性。

A Calibration Method for Measuring Eye Temperature Based on Infrared Thermal Imager

The present invention provides a calibration method for measuring eye temperature based on infrared thermal imager. The calibration method includes the following steps: step 1) determining the relationship between the real eye temperature and ambient temperature; step 2) determining the influence of measurement distance on the measurement result of infrared thermal imager; step 3) determining the influence of ambient temperature on the measurement result of infrared thermal imager; step 4) determining the measurement distance; The influence of ambient temperature on the measurement results of infrared thermal imager; Step 5) Determine the error of eye temperature measured by infrared thermal imager; Step 6) Calibrate the temperature measured by infrared thermal imager. The calibration method takes into account the influence of measuring distance and ambient temperature on the measurement results of infrared thermal imager, and corrects the measurement results, which can significantly improve the measurement accuracy and accuracy of infrared thermal imager.

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法
本专利技术属于温度测量
，特别涉及一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法。
技术介绍
红外热像仪测温具有非接触、不会损坏待测温区域的温度场、测量范围广、测量精度高、功耗低、可成像等优点。因此在测温领域中应用是极为广泛的。在电力设备检测、医学治疗、建筑物检测、安检安防和军事领域中已经成为一种不可缺少的设备。利用红外热像仪来测量人和动物的体温时，比如测量人体温度可以测量额头温度、眼睛温度等部位，测量相对容易。但是测量牛羊等动物时，由于很多部位都被皮毛覆盖，红外热像仪测量的温度不能很好的代表动物的实际体温。因此，选择动物眼睛是比较通用且易于识别，并在很大一定程度上能够体现出动物的实际体温。但是红外热像仪测温受外界多种因素的影响，比如测量距离、环境温度、大气辐射、环境背景辐射、大气透射率和目标辐射率等，这导致测量的精确度不能达到要求。特别是用来测量动物体温时，不能满足医学对疾病的判定。因此对红外热像仪测温的校准是一项具有深远意义的研究。截至目前，还未发现基于红外热像仪测量动物眼睛温度的校准的相关研究，如何提高红外热像仪测量动物眼睛温度的精度和准确性是急需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法，所述方法可以明显提高测量的精度和准确性。研究表明，在通常的条件下，测量距离和环境温度是造成红外热像仪测温不准的主要影响因素。用红外热像仪分别测得这两种影响因素是如何影响测量结果的，便可通过误差补偿来提高红外热像仪的测量精度。在此基础上，本专利技术提供了一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法，该校准方法包括以下步骤：步骤1)确定眼睛的真实温度和环境温度之间的关系；步骤2)确定测量距离对红外热像仪测量结果的影响；步骤3)确定环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤4)确定测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤5)确定红外热像仪测量的眼睛温度的误差；步骤6)对红外热像仪测量得到的眼睛温度进行校准。其中的步骤1)～步骤3)不限先后顺序。优选地，步骤1)包括利用热电偶测温计测量参比部位温度，同时用红外热像仪测量眼睛温度和参比部位温度，红外热像仪测量得到的眼睛温度和参比部位温度之间的温度差加上热电偶测量的参比部位的温度即是眼睛的温度，在不同的环境温度下，重复上述步骤，即可得到眼睛的真实温度和环境温度之间的函数关系式：TE＝F(TU)；(1)式中，TE是眼睛的真实温度，TU是环境温度。优选地，所述参比部位是额头。优选地，步骤2)包括在保持环境温度为一定值的前提下，分别在不同的距离处测量眼睛的温度，对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和测量距离之间的函数关系式：TM1＝F(D)；(2)式中，TM1为红外热像仪测量的温度，D为眼睛和红外热像仪镜头之间的距离。优选地，每次测量的距离间隔梯度为固定值，每个位置测量至少3次以上，取其平均值以减小测量误差。优选地，每次测量的距离间隔梯度为0.6m，最远距离为6m。优选地，步骤3)包括在保持距离为一定值的前提下，分别在不同环境温度下测量眼睛的温度，对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和环境温度之间的函数关系式：TM2＝F(TU)；(3)式中，TM2为红外热像仪测量的温度，TU是环境温度。优选地，每次测量的温度梯度为固定值，每次测量至少3次以上，取其平均值以减小测量误差。优选地，每次测量的温度梯度为1℃，温度范围为21-26℃。优选地，步骤4)包括在步骤2)和步骤3)拟合得到的函数关系式的基础上，对步骤2)和步骤3)测量的数据处理拟合得到三者之间的函数关系式：TM＝F(D，TU)；(4)优选地，步骤5)包括根据式(1)和式(4)得到误差的函数关系式：ΔT＝TE-TM＝FΔ(D，TU)；(5)优选地，步骤6)中校准后的温度是红外热像仪测量得到的眼睛温度与误差之和，即校准后的眼睛温度和红外热像仪测量得到的温度以及误差三者之间的关系式为：T＝TM+ΔT＝TM+FΔ(D，TU)；(6)优选地，所述校准方法还包括；步骤7)把校准后的温度和眼睛真实温度对比，验证校准方法的有效性。优选地，所述校准方法能够用于校准各种因素组合导致的红外热像仪测温误差。所述因素包括测量距离、环境温度、大气辐射、环境背景辐射、大气透射率和目标辐射。所述方法可以用于测量人和动物的眼睛温度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：在考虑测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果影响的情况下，对测量结果进行修正，可以显著提高红外热像仪的测量精度和准确性，因此本专利技术能够在测量人和动物体温的领域中发挥重要的作用。附图说明为进一步说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为红外热像仪的结构示意图；图2为依照本专利技术的一种基于红外热像仪测量动物眼睛温度的校准方法的流程图；图3(a)、图3(b)和图3(c)为依照本专利技术实施例的一种基于红外热像仪测量人体眼睛温度的校准方法的效果图，其中图3(a)的环境温度是10℃，图3(b)的环境温度是18℃；图3(c)的环境温度是25℃。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，红外热像仪主要包括光学透镜、探测器、信号处理电路等。物体发出的辐射线被光学透镜收集并聚集到探测器上，探测器将光学信号转化为电信号，信号处理电路根据该电信号进行运算即可得到物体的红外热像。本专利技术所述方法可以用于测量人和动物的眼睛温度。在本专利技术的一个实施例中，利用红外热像仪测量人体眼睛温度，并利用本专利技术所述的校准方法对测量温度进行校准，如图2所示，所述校准方法包括以下步骤：步骤1)确定人体眼睛的真实温度和环境温度之间的关系。利用热电偶测温计测量人体额头温度，同时用红外热像仪测量人体额头温度和眼睛温度，由于红外热像仪测量的相对温度是准确的，所以红外热像仪测量得到的额头温度和眼睛温度之间的温度差是准确的，这个温差加上热电偶测量的人体额头的温度即是人体眼睛的温度。在不同的环境温度下，重复上述步骤，即可得到人体眼睛的温度和环境温度之间的函数关系式：TE＝F(TU)；(1)式中，TE是眼睛的真实温度，TU是环境温度。步骤2)确定测量距离对红外热像仪测量结果的影响。在保持环境温度为一定值的前提下，分别在不同的距离处测量人体眼睛的温度，每次测量的距离间隔梯度为0.6m，最远距离为6m。每个位置测量至少3次以上，取其平均值以减小测量误差。使用MATLAB软件对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和测量距离之间的函数关系式：TM1＝F(D)；(2)式中，TM1为红外热像仪测量的温度，D为人体眼睛和红外热像仪镜头之间的距离。步骤3)确定环境温度对红外热像仪测量结果的影响。在保持距离为一定值的前提下，分别在不同环境温度下测量人体眼睛的温度，每次测量的温度梯度为1℃，温度范围为21-26℃。每次测量至少3次以上，取其平均值以减小测量误差。使用MATLAB软件对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和环境温度之间的函数关系式：TM2＝F(TU)；(3)式中，TM2为红外热像仪测量的温度，TU是环境温度。步骤4)确定测量距离和环境温度对红外热像仪测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)确定眼睛的真实温度和环境温度之间的关系；步骤2)确定测量距离对红外热像仪测量结果的影响；步骤3)确定环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤4)确定测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤5)确定红外热像仪测量的眼睛温度的误差；步骤6)对红外热像仪测量得到的眼睛温度进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外热像仪测量眼睛温度的校准方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)确定眼睛的真实温度和环境温度之间的关系；步骤2)确定测量距离对红外热像仪测量结果的影响；步骤3)确定环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤4)确定测量距离和环境温度对红外热像仪测量结果的影响；步骤5)确定红外热像仪测量的眼睛温度的误差；步骤6)对红外热像仪测量得到的眼睛温度进行校准。2.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤1)～步骤3)不限先后顺序。3.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于：步骤1)包括利用热电偶测温计测量参比部位温度，同时用红外热像仪测量眼睛温度和参比部位温度，红外热像仪测量得到的眼睛温度和参比部位温度之间的温度差加上热电偶测量的参比部位的温度即是眼睛的温度，在不同的环境温度下，重复上述步骤，即可得到眼睛的真实温度和环境温度之间的函数关系式：TE＝F(TU)；(1)式中，TE是眼睛的真实温度，TU是环境温度，优选地，所述参比部位是额头。4.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于：步骤2)包括在保持环境温度为一定值的前提下，分别在不同的距离处测量眼睛的温度，对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和测量距离之间的函数关系式：TM1＝F(D)；(2)式中，TM1为红外热像仪测量的温度，D为眼睛和红外热像仪镜头之间的距离，优选地，每次测量的距离间隔梯度为固定值，每个位置测量至少3次以上，取其平均值以减小测量误差，优选地，每次测量的距离间隔梯度为0.6m，最远距离为6m。5.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于：步骤3)包括在保持距离为一定值的前提下，分别在不同环境温度下测量眼睛的温度，对数据处理拟合得到红外热像仪测量结果和环境温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁彬，龚萍，谢亮，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11