针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法，包括以下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法


[0001]本专利技术涉及一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法
。

技术介绍

[0002]现有的车载红外热像系统普遍采用恒温设计，由于需要使用加热或冷却设备来控制红外热像镜头组的温度，系统的复杂度
、
体积和成本较高，且难以适应环境温度的变化
。
此外，由于温控设备的体积和重量限制，这种设计难以实现高精度的温度控制，因此可能会损害系统的成像性能
。
[0003]为了解决这些问题，目前提出了无热化设计红外光学系统的概念
。
这种设计利用特定材料和精密设计来减少环境温度对系统性能的影响，从而避免了恒温设计的缺陷
。
但是目前为了准确预测系统在不同环境下的成像性能，需要建立非常精密的热光学模型，这是一个技术挑战
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是为了提供一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法，通过构建温度补偿环境控制系统，建立温度补偿模型，以及进行系统测试与优化等步骤，实现了对环境温度变化的实时补偿，从而保持了红外热像光学系统的稳定性和图像质量
。
[0005]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0006]一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法，包括以下步骤：
[0007]步骤
A
：构建温度补偿环境控制系统，并将温度补偿环境控制系统与红外热像光学系统集成；
[0008]所述温度补偿环境控制系统包括温度传感器
、
执行器
、
控制模块和驱动模块；
[0009]所述温度传感器用于监测红外热像光学系统的所处环境温度，所监测和记录的数据传输至控制模块进行处理；
[0010]所述执行器用于调整镜头位置，以使得镜头适应环境温度的变化；
[0011]所述控制模块用于解析温度传感器的数据，并根据这些数据计算出需要发送给执行器的控制量；
[0012]所述驱动模块用于驱动执行器，在收到控制模块发出需要调整的指令后，所述驱动模块驱动执行器进行物理操作；
[0013]步骤
B、
建立温度补偿模型，该模型基于环境温度数据，通过计算预测执行器的控制量，以降低环境温度变化对红外热像光学系统性能的影响；
[0014]所述建立温度补偿模型具体为：
[0015]b1.1、
收集包括环境温度和执行器的状态的数据；
[0016]b1.2、
构建温度补偿模型，将找到环境温度和执行器状态之间的线性关系作为该模型的目标；
[0017]b1.21、
温度补偿模型基于环境温度的加权求和进行预测，预测的目标是执行器的状态，该模型表示为：预测值＝权重
*
温度
+
偏置，其中“权重”和“偏置”是模型的参数；
[0018]b1.22、
为权重
w
和偏置
b
设定初始值；
[0019]b1.23、
定义损失函数，损失函数为预测值与真实值差值的平方；
[0020]b1.24、
初始化模型参数，随机选择权重
w
和偏置
b
的初始值；
[0021]计算预测值，给定一个环境温度
x
，计算预测的执行器状态
y
hat
，模型的预测值通过
y
hat
＝
wx+b
计算得出；
[0022]计算损失，对于预测值
y
hat
和真实的执行器状态
y
，计算损失
L
，使用损失函数，所以
L
＝
(y
hat
‑
y)2；
[0023]找出改变参数最能缩小差距的方向，找出一个方向，让预测值
y
hat
更接近真实的执行器状态
y
，这个方向通过计算
w
和
b
对应的
″
改变率
″
找出，
″
改变率
″
指当改变
w
或
b
时，损失
L
变化的程度，计算
″
改变率
″
的公式分别为：
[0024]对于
w
：
2x(y
hat
‑
y)
；
[0025]对于
b
：
2*(yh
at
‑
y)
；
[0026]根据方向调整参数：找出了正确的方向之后，按照这个方向调整
w
和
b
的值，以使预测值
y
hat
更接近真实的执行器状态
y
，设置一个学习步长，并用以下方式来调整
w
和
b
的值：
[0027]新的
w
值＝旧的
w
值
‑
学习步长
*w
的
″
改变率
″
；
[0028]新的
b
值＝旧的
b
值
‑
学习步长
*b
的
″
改变率
″
；
[0029]重复上述步骤，不断调整
w
和
b
的值，使预测值
y
hat
越来越接近真实的执行器状态
y
，直到对结果感到满意，或者重复了预设次数的调整；
[0030]b1.3、
验证和调整模型
[0031]使用部分数据或者新收集的数据来验证模型的预测能力，如果模型的预测能力不达预期，返回步骤
b1.24
，调整模型参数，然后再次训练和验证模型；
[0032]b1.4
：模型部署
[0033]当模型的预测能力满足需求后，将模型部署到控制模块，在运行中，控制模块将实时接收温度传感器的数据，然后使用模型计算出执行器的控制量，并通过驱动模块来控制执行器，以实现环境温度的实时补偿
。
[0034]2、
根据权利要求1所述的一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：
[0035]步骤
C
：系统测试与优化
[0036]c2.1、
利用温度试验箱对系统进行温度循环测试，评价系统的温度补偿效果；
[0037]c2.2、
对测试结果进行分析，找出温度补偿性能不足的地方；
[0038]c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种针对车载红外热像镜头组光学系统的无热化温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
A
：构建温度补偿环境控制系统，并将温度补偿环境控制系统与红外热像光学系统集成；所述温度补偿环境控制系统包括温度传感器
、
执行器
、
控制模块和驱动模块；所述温度传感器用于监测红外热像光学系统的所处环境温度，所监测和记录的数据传输至控制模块进行处理；所述执行器用于调整镜头位置，以使得镜头适应环境温度的变化；所述控制模块用于解析温度传感器的数据，并根据这些数据计算出需要发送给执行器的控制量；所述驱动模块用于驱动执行器，在收到控制模块发出需要调整的指令后，所述驱动模块驱动执行器进行物理操作；步骤
B、
建立温度补偿模型，该模型基于环境温度数据，通过计算预测执行器的控制量，以降低环境温度变化对红外热像光学系统性能的影响；所述建立温度补偿模型具体为：
b1.1、
收集包括环境温度和执行器的状态的数据；
b1.2、
构建温度补偿模型，将找到环境温度和执行器状态之间的线性关系作为该模型的目标；
b1.21、
温度补偿模型基于环境温度的加权求和进行预测，预测的目标是执行器的状态，该模型表示为：预测值＝权重
*
温度
+
偏置，其中“权重”和“偏置”是模型的参数；
b1.22、
为权重
w
和偏置
b
设定初始值；
b1.23、
定义损失函数，损失函数为预测值与真实值差值的平方；
b1.24、
初始化模型参数，随机选择权重
w
和偏置
b
的初始值；计算预测值，给定一个环境温度
x
，计算预测的执行器状态
y
hat
，模型的预测值通过
y
hat
＝
wx+b
计算得出；计算损失，对于预测值
y
hat
和真实的执行器状态
y
，计算损失
L
，使用损失函数，所以
L
＝
(y
hat
‑
y)2；找出改变参数最能缩小差距的方向，找出一个方向，让预测值
y
hat
更接近真实的执行器状态
y
，这个方向通过计算
w
和
b
对应的
"
改变率
"
找出，
"
改变率
"
指当改变
w
或
b
时，损失
L
变化的程度，计算
"
改变率
"
的公式分别为：对于
w:2x(y
hat
‑
y)
；对于
b:2*(y
hat
‑
y)
；根据方向调整参数：找出了正确的方向之后，按照这个方向调整
w
和
b
的值，以使预测值
y
hat
更接近真实的执行器状态
y
，设置一个学习步长，并用以下方式来调整
w
和
b
的值：新的
w
值＝旧的
w
值
‑
学习步长
*w
的
"
改变率
"
；新的
b
值＝旧的
b
值
‑
学习步长
*b
的
"
改变率
"
；重复上...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣丽霞，李明，
申请(专利权)人：光皓光学江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：