一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统。所述方法包括获取待测目标辐射的光路参数和背景辐射的光路参数以及显微热成像系统的参数；根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景辐射的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差；根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差；根据所述噪声等效温差和所述显微热成像系统的参数确定最小可探测温差；根据所述最小可探测温差对所述显微热成像系统的温度分辨能力进行评价。本发明专利技术所提供的一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统，提高对显微热成像系统性能评价的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统
本专利技术涉及显微热成像系统性能检测的领域，特别是涉及一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统。
技术介绍
显微热成像技术用于科学研究和公安刑侦领域，为科技人员提供新的分析工具及技术手段。在生物医学诊断中显微热成像技术可为癌细胞的诊断与生长分析提供技术手段。在热物理基础研究中，动态显微热成像技术可非常直观地观察和研究微区域热扩散和热传导等现象。在材料科学领域研究中，可用于检测分析铝合金、钢等材料的应力疲劳失效。在微电子器件方面，通过显微热成像技术可以观察到人眼无法观测的电子产品微小零部件的缺陷及故障，及时对部件进行修复，提高产品的可靠性。国外在显微热成像系统研制方面成果显著，已经有不同类型的产品出现，但对于显微热成像系统的理论研究鲜有报道。国内在显微热成像技术的研究领域同国外相比处于落后状态，但随着市场需求的增加，该
得到了快速的发展。但是，目前国际上还没有统一的量化指标来衡量显微热成像系统的性能，在已有的望远热成像系统的性能评价方法中，如：瞬时视场(IFOV)、调制传递函数(MTF)、最小可探测温差(MDTD)等，由于没有考虑到显微热成像系统观测目标的辐射特点，直接应用于显微热成像系统的性能评价具有较大的误差，这不仅限制了显微热成像系统的研发及系统性能的改善，也影响到显微热成像技术的推广应用。因此，亟需一种对显微热成像系统性能更准确有效的评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法及系统，提高对显微热成像系统性能评价的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，包括：获取待测目标辐射的光路参数和背景辐射的光路参数以及显微热成像系统的参数；所述光路参数包括待温度、物空间微面元与显微物镜之间的物方孔径角、物空间微面元与显微物镜之间路径上的大气衰减、黑体光谱辐射度、显微热成像系统的透射比、目标比辐射率、显微物镜的物空间的折射率、像空间微面元与探测器单元之间的像方孔径角、像空间微面元与探测器单元之间的路径上的大气衰减、显微物镜的像空间的折射率、像距和辐射率；所述显微热成像系统的参数包括探测器单元的响应度、探测器单元的面积、测量带宽、工作波长、噪声功率谱、噪声电压、人眼滤波的系统带宽和人眼积分时间；根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景辐射的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差；根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差；根据所述噪声等效温差和所述显微热成像系统的参数确定最小可探测温差；根据所述最小可探测温差对所述显微热成像系统的温度分辨能力进行评价。可选的，所述根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差，具体包括：根据所述待测目标辐射的光路参数确定所述待测目标在物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第一辐射通量；根据所述第一辐射通量确定所述待测目标经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第一辐照度；根据所述第一辐照度和所述探测器单元的面积确定所述待测目标在所述探测器单元上的光谱辐射通量，得到第一光谱辐射通量；根据所述背景辐射的光路参数确定所述背景的物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第二辐射通量；根据所述第二辐射通量确定所述背景经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第二辐照度；根据所述第二辐照度和所述探测器单元的面积确定所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量，得到第二光谱辐射通量；根据所述第一光谱辐射通量和所述第二光谱辐射通量确定光谱辐射通量差。可选的，所述根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差，具体包括：根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的图像信噪比；根据所述图像信噪比和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差。可选的，所述根据所述噪声等效温差确定最小可探测温差，之后还包括：利用公式确定确定所述显微热成像系统的显微模式与望远模式下的最小可探测温差的关系，MDTD为显微模式下的最小可探测温差，MDTD′为望远模式下的最小可探测温差，τ0为显微模式下的透射比，τ0′为望远模式下的透射比，DNA为显微热成像的像方数值孔径，F为透镜F数；根据所述显微热成像系统的显微模式与望远模式下的最小可探测温差的关系重新调整所述显微热成像系统的参数。一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价系统，包括：参数获取模块，用于获取待测目标辐射的光路参数和背景的光路参数以及显微热成像系统的参数；所述光路参数包括待温度、物空间微面元与显微物镜之间的物方孔径角、物空间微面元与显微物镜之间路径上的大气衰减、黑体光谱辐射度、显微热成像系统的透射比、目标比辐射率、显微物镜的物空间的折射率、像空间微面元与探测器单元之间的像方孔径角、像空间微面元与探测器单元之间的路径上的大气衰减、显微物镜的像空间的折射率、像距和辐射率；所述显微热成像系统的参数包括探测器单元的响应度、探测器单元的面积、测量带宽、工作波长、噪声功率谱、噪声电压、人眼滤波的系统带宽和人眼积分时间；光谱辐射通量差确定模块，用于根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差；噪声等效温差确定模块，用于根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差；最小可探测温差确定模块，用于根据所述噪声等效温差和所述显微热成像系统的参数确定最小可探测温差；评价模块，用于根据所述最小可探测温差对所述显微热成像系统的温度分辨能力进行评价。可选的，所述光谱辐射通量差确定模块具体包括：第一辐射通量确定单元，用于根据所述待测目标的光路参数确定所述待测目标在物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第一辐射通量；第一辐照度确定单元，用于根据所述第一辐射通量确定所述待测目标经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第一辐照度；第一光谱辐射通量确定单元，用于根据所述第一辐照度和所述探测器单元的面积确定所述待测目标在所述探测器单元上的光谱辐射通量，得到第一光谱辐射通量；第二辐射通量确定单元，用于根据所述背景辐射的光路参数确定所述背景的物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第二辐射通量；第二辐照度确定单元，用于根据所述第二辐射通量确定所述背景经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第二辐照度；第二光谱辐射通量确定单元，用于根据所述第二辐照度和所述探测器单元的面积确定所述背景在所述探测器单元上的光谱辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，其特征在于，包括：/n获取待测目标辐射的光路参数、背景辐射的光路参数以及显微热成像系统的参数；所述光路参数包括待温度、物空间微面元与显微物镜之间的物方孔径角、物空间微面元与显微物镜之间路径上的大气衰减、黑体光谱辐射度、显微热成像系统的透射比、目标比辐射率、显微物镜的物空间的折射率、像空间微面元与探测器单元之间的像方孔径角、像空间微面元与探测器单元之间的路径上的大气衰减、显微物镜的像空间的折射率、像距和辐射率；所述显微热成像系统的参数包括探测器单元的响应度、探测器单元的面积、测量带宽、工作波长、噪声功率谱、噪声电压、人眼滤波的系统带宽和人眼积分时间；/n根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景辐射的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差；/n根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差；/n根据所述噪声等效温差和所述显微热成像系统的参数确定最小可探测温差；/n根据所述最小可探测温差对所述显微热成像系统的温度分辨能力进行评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，其特征在于，包括：
获取待测目标辐射的光路参数、背景辐射的光路参数以及显微热成像系统的参数；所述光路参数包括待温度、物空间微面元与显微物镜之间的物方孔径角、物空间微面元与显微物镜之间路径上的大气衰减、黑体光谱辐射度、显微热成像系统的透射比、目标比辐射率、显微物镜的物空间的折射率、像空间微面元与探测器单元之间的像方孔径角、像空间微面元与探测器单元之间的路径上的大气衰减、显微物镜的像空间的折射率、像距和辐射率；所述显微热成像系统的参数包括探测器单元的响应度、探测器单元的面积、测量带宽、工作波长、噪声功率谱、噪声电压、人眼滤波的系统带宽和人眼积分时间；
根据所述待测目标辐射的光路参数和所述背景辐射的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差；
根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差；
根据所述噪声等效温差和所述显微热成像系统的参数确定最小可探测温差；
根据所述最小可探测温差对所述显微热成像系统的温度分辨能力进行评价。


2.根据权利要求1所述的一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，其特征在于，所述根据所述待测目标的光路参数和所述背景的光路参数确定所述待测目标和所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量差，具体包括：
根据所述待测目标辐射的光路参数确定所述待测目标在物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第一辐射通量；
根据所述第一辐射通量确定所述待测目标经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第一辐照度；
根据所述第一辐照度和所述探测器单元的面积确定所述待测目标在所述探测器单元上的光谱辐射通量，得到第一光谱辐射通量；
根据所述背景辐射的光路参数确定所述背景的物空间微面元向所述显微物镜发射的辐射通量，得到第二辐射通量；
根据所述第二辐射通量确定所述背景经过所述显微物镜照射在所述探测器单元上的辐照度，得到第二辐照度；
根据所述第二辐照度和所述探测器单元的面积确定所述背景在所述探测器单元上的光谱辐射通量，得到第二光谱辐射通量；
根据所述第一光谱辐射通量和所述第二光谱辐射通量确定光谱辐射通量差。


3.根据权利要求1所述的一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，其特征在于，所述根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差，具体包括：
根据所述光谱辐射通量差和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的图像信噪比；
根据所述图像信噪比和所述显微热成像系统的参数确定所述显微热成像系统的噪声等效温差。


4.根据权利要求1所述的一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价方法，其特征在于，所述根据所述噪声等效温差确定最小可探测温差，之后还包括：
利用公式确定确定所述显微热成像系统的显微模式与望远模式下的最小可探测温差的关系，MDTD为显微模式下的最小可探测温差，MDTD′为望远模式下的最小可探测温差，τ0为显微模式下的透射比，τ0′为望远模式下的透射比，DNA为显微热成像的像方数值孔径，F为透镜F数；
根据所述显微热成像系统的显微模式与望远模式下的最小可探测温差的关系重新调整所述显微热成像系统的参数。


5.一种基于MDTD的显微热成像系统性能评价系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：高美静，张博智，韩颖，闫齐崇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13