一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，包括以下步骤：设置多个人工水体，调节所述人工水体温度；获取人工水体位置数据；测量每个人工水体的温度，采集测量的温度数据，显示实时数据及保存测量数据和时间标签；通过红外相机机载遥感与地面温度实验同步进行，同步获取红外温度影像和地面异常点的温度和坐标信息，同步实现航空红外影像温度定标及几何检校。本发明专利技术实施例提供了一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，不受被观测水体的角度辐射特性及温度的影响，测量数据准确，结构简单，运行稳定，环境适应性强，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法


[0001]本专利技术涉及温度测量
，尤其涉及一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法。

技术介绍

[0002]目前，现有对航空红外影像数据进行温度定标的方法，需要大面积均匀温度场(大于900m2)，基本上一个静态水体，只能提供一个温度数据，即使多个静态自然水体，也由于水体温度基本上接近地表常温，定标数据之间不存在明显差异，不能形成温度数据的梯度差异，只能定性判断该温度场数据是否准确，而很难通过线性模型对已获取的温度场数据进行校正。而且，大面积的均匀水体不能提供高分辨率影像相应的精确几何位置，不能用于红外影像数据的几何校正。此外，现有对航空红外影像数据进行温度定标的方法，采用的红外辐射计测温的方法，为非接触性的测温方法，虽然温度测量的精度较高，如CE312型多光谱热红外辐射计，量程为
±
60℃，精度为量程的
±
1％。但价格昂贵(免税价格57万元)，很难同时布设多个同步观测点。如图1所示，非接触测量还受到被观测地物与观测仪器之间空间位置关系的束缚，不能避免地物角度辐射特性的影响。
[0003]现有对航空红外影像数据进行几何检校的方法，与通常用于高分辨率可见光影像数据几何校正的方法类似，采用地面已知坐标点作为控制点，对影像进行几何校正，但温度场与可见光影像的差异在于，首先地表温度本身是随时间变化的量，不同时间拍摄的温度影像，地物温度变化较大；其次，在拍摄地表常温温度场时，在地物的温度差异很小，影像数据的高频信息很少，很难找到可以用作控制点的异常温度点。而控制点难以确定则无法进行温度场影像的几何校正。
[0004]同时，现有的航空红外影像数据进行温度定标和几何检校的方法，是红外温度场影像数据处理流程的两个部分，无法实现这两个图像处理流程的同步实现。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供了一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，以克服现有技术的缺陷。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0007]一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，包括以下步骤：
[0008]设置多个人工水体，调节所述人工水体温度；
[0009]获取人工水体位置数据；
[0010]测量每个人工水体的温度，采集测量的温度数据，显示实时数据及保存测量数据和时间标签；
[0011]通过红外相机机载遥感与地面温度实验同步进行，同步获取红外温度影像和地面异常点的温度和坐标信息，同步实现航空红外影像温度定标及几何检校。
[0012]优选地，所述设置多个人工水体，调节所述人工水体温度，包括：
[0013]采用多个储水容器承装测量用水作为人工水体，储水容器的大小根据红外相机设计的地面分辨率确定；
[0014]水中放置温度调节系统用于加热或制冷，或者通过向水中添加热水或冰水改变水体温度，使人工水体温度与周围环境温度产生差异。
[0015]优选地，所述储水容器为正方形，储水容器的水平向边长大于1.5个像元对应地面长度；
[0016]所述人工水体不少于3个，相邻两个人工水体之间的距离不小于15米。
[0017]优选地，所述获取人工水体位置数据，包括：
[0018]在每个人工水体的中心位置设置差分GPS流动站，以获取储人工水体中心的位置坐标数据，作为红外相机检校的控制点坐标。
[0019]优选地，所述测量每个人工水体的温度，采集测量的温度数据，显示实时数据及保存测量数据和时间标签，包括：
[0020]在人工水体内部布设温度传感器，每个人工水体中布设多个温度传感器，以温度传感器测得的温度的平均值作为所在人工水体的温度值；
[0021]每个人工水体配备一个温度采集模块，所述温度采集模块与温度传感器连接，采集温度数据；
[0022]每个温度采集模块与数据记录仪连接，所述数据记录仪用于保存数据记录文件和显示数据信息。
[0023]优选地，所述温度传感器为华控贴片式Pt1000防水型A级温度传感器，每个人工水体中设置4
‑
6个；
[0024]所述温度采集模块为PD3060E型热电阻。
[0025]优选地，所述通过红外相机机载遥感与地面温度实验同步进行，同步获取红外温度影像和地面异常点的温度和坐标信息，同步实现航空红外影像温度定标及几何检校，包括：
[0026]飞行器作业航线以地面实验区域为中心，多向交叉，并多次重复往返飞行获取测区红外温度场图像，航线高度则根据相机的分辨率选择高度，图像中明亮点即为温度明显高于周围环境温度的异常点，通过异常点的位置数据，做红外相机的几何检校；根据图像采集时间对应于温度记录文件中的时间点，得到异常点的温度数据，做红外相机的温度定标。
[0027]由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，具有以下有益效果：
[0028](1)自然水体，水体面积较大，且不能在小范围提供多种水温，只能在很大范围，测量不同水体来获取不同温度，实现难度大。用于温度定标的物体表面必须保持温度的一致性，而液体水可以通过对流保持水体温度的一致型，容易得到温度相对均一的上表面，本专利技术在较小范围内，设置多个人工水体，并通过人工干预水温的方式可以得到多个温度定标点。
[0029](2)人工水体的温度可以通过人工干预的方法改变，如用电热加温或加入预制冰块降温，很容易得到异于周边环境的温度，在红外图像中容易定位。温度梯度既可以是不同人工水体之间的温度差异，也可以是同一个人工水体不同时间点温度差异。而自然水体无法通过人工干预改变水体温度。
[0030](3)人工水体成本低廉，单个点的综合成本小于2000元人民币，而且可以重复使用，可以根据实验目的自由选择布设的数量。
[0031](4)采用接触式传感器(Pt1000)直接浸入水中测量水面温度，测温精度达到
±
0.03℃，高于采用非接触方法的CE312
±
1％的测温精度；单个点采用多个传感器，也可部分消除传感器的系统误差。
[0032](5)采用单片机(ARM STM32)作为数据记录仪，其结构简单，成本低廉，运行稳定，环境适应性强，系统延时小，非常适合于这种单一目标的小型系统。
[0033]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，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他的附图。
[0035]图1为CE312型多光谱热红外辐射计的不同观测角度示意图；
[0036]图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步实现航空红外影像温度定标及几何检校的方法，其特征在于，包括以下步骤：设置多个人工水体，调节所述人工水体温度；获取人工水体位置数据；测量每个人工水体的温度，采集测量的温度数据，显示实时数据及保存测量数据和时间标签；通过红外相机机载遥感与地面温度实验同步进行，同步获取红外温度影像和地面异常点的温度和坐标信息，同步实现航空红外影像温度定标及几何检校。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置多个人工水体，调节所述人工水体温度，包括：采用多个储水容器承装测量用水作为人工水体，储水容器的大小根据红外相机设计的地面分辨率确定；水中放置温度调节系统用于加热或制冷，或者通过向水中添加热水或冰水改变水体温度，使人工水体温度与周围环境温度产生差异。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述储水容器为正方形，储水容器的水平向边长大于1.5个像元对应地面长度；所述人工水体不少于3个，相邻两个人工水体之间的距离不小于15米。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取人工水体位置数据，包括：在每个人工水体的中心位置设置差分GPS流动站，以获取储人工水体中心的位置坐标数据，作为红外相机检校的控制点坐标。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯林，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：