基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法和装置，传动系统包括：齿轮、传动轴、平键和应变传感器；所述齿轮和所述传动轴采用平键传递动力；所述应变传感器设置在所述齿轮上，且与所述平键相邻设置；所述应变传感器用于进行齿轮的应变测试。本发明专利技术提供的传动系统和齿轮应变测点的获取方法大幅减少传动齿轮应变测试系统中应变传感器的数量。

Method and device for retrieving infrared radiation image of target based on measured data

【技术实现步骤摘要】
基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法和装置
本专利技术属于红外物理学领域，具体涉及一种基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法和装置。
技术介绍
目标红外热辐射经大气传输后，进入到红外成像系统，红外成像系统将目标的红外辐射信号转化为电信号，以供红外成像系统的信号处理机对目标红外辐射信息进行后处理。在不考虑大气效应和其他效应扰动的前提下，由于红外成像系统自身效应的影响，红外成像仪测量得到的红外辐射图像数据并非物体表面的真实辐射值，而是经过红外成像系统自身效应扰动后的值。所以要获取物体表面真实的辐射数据，必须对测量数据进行修正，修正的关键是建立修正模型，得到修正函数。但是，国内外目前对于通过目标物体实测数据、建立修正还原模型来反演目标真实红外辐射的研究内容并不多见，也鲜有类似的研究成果报道。经科技查新，目前国内外在红外辐射成像这一领域的研究主要集中在两个方面，一个是在传统的红外场景生成技术方面，通常是基于红外辐射计算模型，根据理论计算的结果生成红外图像。由于技术水平的限制，目前所应用的红外辐射计算模型相当粗糙，计算结果与实际测量数据之间有很大误差，因此通过辐射计算模型生成的红外图像既够自然也不真实，对于后续的红外辐射探测产品的工程技术研发会产生较大的误差；另一个方面是大多都集中在利用小波分析、隐马尔科夫随机场、神经网络等理论方法研究对目标特征的提取算法，研究目标的运动、纹理、光谱等特征，基于特征去生成红外图像，也存在计算结果与实际测量数据之间有很大误差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的：本专利技术提供一种基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法和装置，尽可能地排除红外成像仪自身效应扰动，科学、定量、客观地给出目标本源红外图像，达到确定并提取与具体的热成像系统无关的目标本质特征的目的。本专利技术的技术方案：本专利技术第一方面提供一种基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，包括以下步骤：采用红外成像系统获取目标物体的红外辐射图像；根据红外成像系统的黑体标定曲线V(T)以及红外辐射图像中每个像素点的测量电压值，得到红外辐射图像中每个像素点的温度；采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，得到每个像素点的修正后的温度；根据每个像素点的修正后的温度获取每个像素点的修正后的电压值；根据每个像素点的修正后的电压值，获取修正后的红外辐射图像。可选的，基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法还包括：采用红外成像系统中的红外热像仪测量多组黑体温度，得到多组黑体温度数据T以及对应的电压值V(T)；根据多组黑体温度数据T以及对应的电平值V(T)，通过曲线拟合的算法进行逼近，得到红外热像仪的黑体标定曲线V(T)。所述根据多组黑体温度数据T以及对应的电平值V(T)，通过曲线拟合的算法进行逼近，得到红外热像仪的黑体标定曲线V(T)，包括：标定方法是在红外热像仪工作波段λ1～λ2内，λ1<λ2，将红外热像仪工作状态参数调整到实际测量时对应的工作状态参数，测定红外热像仪输出电平V(T)与黑体温度T之间的关系：式中，V(T)为热像仪的输出电压，单位为V；L(λ，T)为黑体光谱辐射亮度，单位为W·cm-2·sr-1·μm-1；R(λ)为红外热像仪的光谱响应度，单位：V·W-1·cm2·sr·μm·μm-1；λ波长，单位：μm；当红外热像仪工作波段范围小于预设波段范围时，热像仪输出电平V(T)同黑体温度T的关系是指数关系，可表示为式中，λ0＝(λ1+λ2)/2，h为普朗克常数，单位W·s2，c为光速，单位cm·s-1，第二辐射常数c2＝1.438786×104，单位μm·K，温度T，单位K；Δλ＝λ2-λ1，当红外热像仪工作波段范围不小于预设波段范围时，热像仪输出电平V(T)与黑体温度T的关系可表示为：其中，A、B为两个常数，根据多组黑体温度数据T以及对应的电压值V(T)，利用最小二乘法确定。可选的，所述采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，得到每个像素点的修正后的温度，包括：将红外辐射图像中每个像素点(x,y)的温度Tx,y代入普朗克公式(10)，得到目标光谱辐出度f'(x,y)；根据式(7)，对目标光谱辐出度f'(x,y)进行傅立叶变换，得到变换后的频谱域函数F'(u,v)；将根据式(8)，对变换后的频谱域函数F'(u,v)除以对应的MTF，得到修正的频谱数据F(u,v)；根据式(9)，对修正的频谱数据F(u,v)进行傅立叶逆变换，每个像素点的修正后的温度f(x,y)；其中，F(u,v)＝MTF(u,v)-1×F'(u,v)(8)式中，MTF(u,v)为红外成像系统对应的调制传递函数，x为像素点在红外辐射图像中的横坐标，y为像素点在红外辐射图像中的纵坐标；M，N分别对应红外辐射图像的最大横坐标和最大纵坐标位置；M和N为正整数，第一辐射常数c1＝3.741832×104，单位W·cm-2·μm4，u、v分别为红外成像系统中探测器的水平方向和垂直方向的空间频率。可选的，MTF(u,v)＝MTFOptics·MTFdetector·MTFSignal为调制传递函数；其中，MTFSignal代表红外成像系统中信号处理模块的调制传递函数，MTFDetector代表红外成像系统中探测器模块的调制传递函数；MTFOptics代表红外成像系统中光学系统模块的调制传递函数，式中σ是由像差引起的弥散斑能量高斯分布标准偏差，单位：mm；式中α、β分别为探测器模块的水平宽度和垂直宽度，单位：mm；Δh,Δv分别为相邻两帧之间的水平偏移和垂直偏移采样间隔，单位：mm，MTFSignal＝[1+(u/f0)2]-1/2式中f0为空间频率域的3dB频率。可选的，所述采用红外成像系统中的红外热像仪测量多组黑体温度，包括：在采用红外成像系统获取目标物体的红外辐射图像之前和之后，采用红外成像系统中的红外热像仪测量多组黑体温度；黑体孔径尺寸大于或等于红外热像仪接受辐射能量的视场立体角。本专利技术第二方面提供一种基于实测数据反演目标红外辐射图像的装置，用于执行上述第一方面中的方法，具有相同和相似的技术手段和技术效果。本专利技术提供的基于实测数据反演目标红外辐射图像的装置，包括：红外辐射图像获取模块，用于采用红外成像系统获取目标物体的红外辐射图像；温度获取模块，用于根据红外成像系统的黑体标定曲线V(T)以及红外辐射图像中每个像素点的测量电压值，得到红外辐射图像中每个像素点的温度；修正模块，用于采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采用红外成像系统获取目标物体的红外辐射图像；/n根据红外成像系统的黑体标定曲线V(T)以及红外辐射图像中每个像素点的测量电压值，得到红外辐射图像中每个像素点的温度；/n采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，得到每个像素点的修正后的温度；/n根据每个像素点的修正后的温度获取每个像素点的修正后的电压值；/n根据每个像素点的修正后的电压值，获取修正后的红外辐射图像。/n

【技术特征摘要】
1.基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用红外成像系统获取目标物体的红外辐射图像；
根据红外成像系统的黑体标定曲线V(T)以及红外辐射图像中每个像素点的测量电压值，得到红外辐射图像中每个像素点的温度；
采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，得到每个像素点的修正后的温度；
根据每个像素点的修正后的温度获取每个像素点的修正后的电压值；
根据每个像素点的修正后的电压值，获取修正后的红外辐射图像。


2.根据权利要求1所述基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用红外成像系统中的红外热像仪测量多组黑体温度，得到多组黑体温度数据T以及对应的电压值V(T)；
根据多组黑体温度数据T以及对应的电平值V(T)，通过曲线拟合的算法进行逼近，得到红外热像仪的黑体标定曲线V(T)。


3.根据权利要求2所述基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，其特征在于，所述根据多组黑体温度数据T以及对应的电平值V(T)，通过曲线拟合的算法进行逼近，得到红外热像仪的黑体标定曲线V(T)，包括：
标定方法是在红外热像仪工作波段λ1～λ2内，λ1<λ2，将红外热像仪工作状态参数调整到实际测量时对应的工作状态参数，测定红外热像仪输出电平V(T)与黑体温度T之间的关系：



式中，V(T)为热像仪的输出电压，单位为V；L(λ，T)为黑体光谱辐射亮度，单位为W·cm-2·sr-1·μm-1；R(λ)为红外热像仪的光谱响应度，单位：V·W-1·cm2·sr·μm·μm-1；λ波长，单位：μm；
当红外热像仪工作波段范围小于预设波段范围时，热像仪输出电平V(T)同黑体温度T的关系是指数关系，可表示为



式中，λ0＝(λ1+λ2)/2，h为普朗克常数，单位W·s2，c为光速，单位cm·s-1，第二辐射常数c2＝1.438786×104，单位μm·K，温度T，单位K；Δλ＝λ2-λ1，
当红外热像仪工作波段范围不小于预设波段范围时，热像仪输出电平V(T)与黑体温度T的关系可表示为：



其中，A、B为两个常数，根据多组黑体温度数据T以及对应的电压值V(T)，利用最小二乘法确定。


4.根据权利要求3所述基于实测数据反演目标红外辐射图像的方法，其特征在于，所述采用傅立叶变换函数、红外成像系统的调制传递函数和傅立叶反变换函数，对红外辐射图像中每个像素点的温度进行反演修正，得到每个像素点的修正后的温度，包括：
将红外辐射图像中每个像素点(x,y)的温度Tx,y代入普朗克公式(10)，得到目标光谱辐出度f'(x,y)；
根据式(7)，对目标光谱辐出度f'(x,y)进行傅立叶变换，得到变换后的频谱域函数F'(u,v)；
将根据式(8)，对变换后的频谱域函数F'(u,v)除以对应的MTF，得到修正的频谱数据F(u,v)；
根据式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝晖，李刚，张迪，
申请(专利权)人：中国飞行试验研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61