一种多通道红外辐射测量系统及多波长实时温度测量方法技术方案

一种多通道红外辐射测量系统及多波长实时温度测量方法，涉及航空航天领域

【技术实现步骤摘要】
一种多通道红外辐射测量系统及多波长实时温度测量方法


[0001]本专利技术涉及航空航天领域，具体涉及一种多通道红外辐射测量系统及多波长实时温度测量方法
。

技术介绍

[0002]温度是空间目标最基本的物理量之一，在航空航天领域，温度特性及其变化规律是推断空间目标性质及其在轨工作状态的重要信息，能为目标识别提供重要的依据
。
[0003]在空间目标特性测量中，辐射测温法是目前温度测量的常见方法，根据测量时的光谱参数主要包括全辐射测温
、
双波段测温和多光谱测温
。
传统的全辐射测温法是对被测目标在某个波段内全波长范围内的辐射总能量进行测量，受光学测量系统空间分辨率限制，从根本上无法分离目标信号与背景噪声，不能准确反映目标物理特性
。
双波段测温和多光谱测温法是假定目标发射率在相邻波长处近似相等或者发射率模型已知的前提下求得目标的温度
。
而在实际应用中，一方面目标材料的发射率往往不是固定值，另一方面关于目标的发射率先验知识不足
。
目前还未发现一种通用的发射率模型适应所有材料，因此通过以上方法反演得到的温度不是目标的真实温度，测温精度受假设的发射率模型影响较大，严重影响地面红外辐射测量装备对空间目标识别等效果的可靠评价
。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是：提供一种不依赖于光谱发射率模型的通用性数据处理方法
。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种多波长实时温度的测量方法，包括：根据多通道红外辐射测量系统的系统标定确定第一标定系数和第二标定系数；获取待测目标的目标图像，以确定待测目标的输出图像灰度值；利用所述待测目标的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和待测目标的辐射度构建待测目标的多通道红外辐射测量公式；并利用朗伯体公式表示所述待测目标的辐射度；获取红外标准星的目标图像，以确定红外标准星的输出图像灰度值；利用所述红外标准星的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和红外标准星的辐射度构建红外标准星的多通道红外辐射测量公式；根据所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式
、
待测目标的多通道红外辐射测量公式和朗伯体公式表示的待测目标的辐射度确定温度的测量方程；利用多目标优化算法对所述温度的测量方程进行求解，以确定待测目标的温度
。
[0006]一种实施例中，所述根据多通道红外辐射测量系统的系统标定确定第一标定系数和第二标定系数，包括：获取设定数量组的已知目标的目标图像和对应的已知目标的辐射度，根据所述已知目标的目标图像确定已知目标的输出图像灰度值；
在如下公式中，利用最小二乘法进行线性拟合以确定所述多通道红外辐射测量系统中每个通道的第一标定系数和第二标定系数：；其中，表示已知目标的输出图像灰度值；表示已知目标的辐射度；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的第二标定系数
。
[0007]一种实施例中，所述利用所述待测目标的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和待测目标的辐射度构建待测目标的多通道红外辐射测量公式，包括：所述待测目标的多通道红外辐射测量公式为：；将所述待测目标的多通道红外辐射测量公式改写为：；其中，表示待测目标的输出图像灰度值；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的待测目标与多通道红外辐射测量系统的大气透过率；表示第
i
个通道的待测目标的发射率；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；表示第
i
个通道温度为
T
的待测目标的辐射度；表示第
i
个通道温度为的背景环境的辐射度；表示第
i
个通道待测目标与温度为的多通道红外辐射测量系统的大气辐射度；表示第
i
个通道的第二标定系数
。
[0008]一种实施例中，所述利用朗伯体公式表示所述待测目标的辐射度，包括：；其中，表示第
i
个通道温度为
T
的待测目标的辐射度；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；
K
表示吸光系数；
C1表示第一辐射常数；
C2表示第二辐射常数
。
[0009]一种实施例中，所述利用所述红外标准星的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和红外标准星的辐射度构建红外标准星的多通道红外辐射测量公式，包括：所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式为：；将所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式改写为：；
其中，表示红外标准星的输出图像灰度值；表示第
i
个通道的第二标定系数；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道待测目标与温度为的多通道红外辐射测量系统的大气辐射度；表示第
i
个通道的波长；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的待测目标与多通道红外辐射测量系统的大气透过率；表示第
i
个通道温度为的红外标准星的辐射度
。
[0010]一种实施例中，所述根据所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式
、
待测目标的多通道红外辐射测量公式和朗伯体公式表示的待测目标的辐射度确定温度的测量方程，包括：将改写后的待测目标的多通道红外辐射测量公式除以改写后的红外标准星的多通道红外辐射测量公式：；令：；并联合所述朗伯体公式表示的待测目标的辐射度确定温度的测量方程：；其中，
T
i
表示第
i
个通道的待测目标的温度；表示待测目标的输出图像灰度值；表示红外标准星的输出图像灰度值；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的待测目标与多通道红外辐射测量系统的大气透过率；表示第
i
个通道的待测目标的发射率；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；表示第
i
个通道温度为
T
的待测目标的辐射度；表示第
i
个通道温度为的背景环境的辐射度；表示第
i
个通道待测目标与温度为的多通道红外辐射测量系统的大气辐射度；表示第
i
个通道的第二标定系数；表示第
i
个通道温度为的红外标准星的辐射度
。
[0011]一种实施例中，所述利用多目标优化算法对所述温度的测量方程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多波长实时温度的测量方法
,
其特征在于，包括：根据多通道红外辐射测量系统的系统标定确定第一标定系数和第二标定系数；获取待测目标的目标图像，以确定待测目标的输出图像灰度值；利用所述待测目标的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和待测目标的辐射度构建待测目标的多通道红外辐射测量公式；并利用朗伯体公式表示所述待测目标的辐射度；获取红外标准星的目标图像，以确定红外标准星的输出图像灰度值；利用所述红外标准星的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和红外标准星的辐射度构建红外标准星的多通道红外辐射测量公式；根据所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式
、
待测目标的多通道红外辐射测量公式和朗伯体公式表示的待测目标的辐射度确定温度的测量方程；利用多目标优化算法对所述温度的测量方程进行求解，以确定待测目标的温度
。2.
如权利要求1所述的多波长实时温度的测量方法，其特征在于，所述根据多通道红外辐射测量系统的系统标定确定第一标定系数和第二标定系数，包括：获取设定数量组的已知目标的目标图像和对应的已知目标的辐射度，根据所述已知目标的目标图像确定已知目标的输出图像灰度值；在如下公式中，利用最小二乘法进行线性拟合以确定所述多通道红外辐射测量系统中每个通道的第一标定系数和第二标定系数：；其中，表示已知目标的输出图像灰度值；表示已知目标的辐射度；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的第二标定系数
。3.
如权利要求1所述的多波长实时温度的测量方法，其特征在于，所述利用所述待测目标的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和待测目标的辐射度构建待测目标的多通道红外辐射测量公式，包括：所述待测目标的多通道红外辐射测量公式为：；将所述待测目标的多通道红外辐射测量公式改写为：；其中，表示待测目标的输出图像灰度值；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道的待测目标与多通道红外辐射测量系统的大气透过率；表示第
i
个通道的待测目标的发射率；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；表示第
i
个通道温度为
T
的待测目标的辐射度；表示第
i
个通道温度为的背景环境的辐射度；表示第
i
个通道待测目标与温度为的多通道红外辐射测量系统的大气辐射度；表示第
i
个通道的第二标定系数
。4.
如权利要求3所述的多波长实时温度的测量方法，其特征在于，所述利用朗伯体公式表示所述待测目标的辐射度，包括：；其中，表示第
i
个通道温度为
T
的待测目标的辐射度；表示第
i
个通道的波长；
T
表示温度；
K
表示吸光系数；
C1表示第一辐射常数；
C2表示第二辐射常数
。5.
如权利要求4所述的多波长实时温度的测量方法，其特征在于，所述利用所述红外标准星的输出图像灰度值
、
第一标定系数
、
第二标定系数和红外标准星的辐射度构建红外标准星的多通道红外辐射测量公式，包括：所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式为：；将所述红外标准星的多通道红外辐射测量公式改写为：；其中，表示红外标准星的输出图像灰度值；表示第
i
个通道的第二标定系数；表示第
i
个通道的第一标定系数；表示第
i
个通道待测目标与温度为的多通道红外辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗永红，李希宇，高昕，刘卿，王莹，张金荣，张威，郑东昊，郝三峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军，
类型：发明
国别省市：