[发明专利]一种基于无人机的红外波段大气透过率测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于无人机的红外波段大气透过率快速测量方法，其特征在于，包括：

步骤M1：对比实验室无人机红外辐射强度与外场无人机红外辐射强度，提取出外场大气的大气透过率；

步骤M2：根据外场大气的大气透过率得到外场大气的衰减系数；

步骤M3：基于外场大气的衰减系数根据贝尔定律得到任意距离下的大气透过率；

所述步骤M1包括：

步骤M1.1：对无人机与红外热像仪进行时间校准；

步骤M1.2：无人机控制器控制无人机在外场朝着红外热像仪方向直线匀速飞行，同时使用红外热像仪采集无人机的灰度图像；

步骤M1.3：当红外热像仪中看不到无人机时，无人机控制器控制无人机停下，并匀速沿着反方向飞行，直至飞回出发位置；

步骤M1.4：将红外热像仪记录的无人机图像与无人机记录的位置及姿态数据进行时间匹配，得到每一帧图像中无人机相对于热像仪的姿态以及与热像仪的距离；

步骤M1.5：对红外热像仪记录的无人机图像进行目标提取，得到每一帧图像中无人机的成像平均灰度以及无人机背景灰度；

步骤M1.6：根据在外场获得的无人机相对于热像仪的姿态数据，无人机控制器控制无人机在实验室以相同姿态最近距离地朝向红外热像仪，记录每个姿态无人机灰度图像；

步骤M1.7：对灰度图像进行目标提取，得到每个姿态下无人机成像平均灰度；

步骤M1.8：根据每个姿态下实验室近距离与外场不同距离无人机成像平均灰度及每个姿态下无人机的背景灰度，计算不同距离下的外场大气透过率；

所述步骤M1.8包括：

步骤M1.8.1：通过外场与实验室内测量的无人机灰度图像计算无人机的辐射强度：

其中，I_T为无人机的辐射强度；L_Ti为实验室内测量的无人机辐射亮度；L_eye,Tj为距离r的无人机在热像仪的入瞳辐射亮度；L_air,r为距离r时的大气背景辐射亮度；τ_r为距离r的大气透过率；S为某姿态下无人机的投影面积；n为实验室内测量时无人机在热像仪中占用像素数；m为距离r时无人机在热像仪中占用像素数；

步骤M1.8.2：实验室内测量的无人机平均辐射亮度；

其中，表示某姿态下无人机在实验室内测得的平均灰度；k表示红外热像仪响应度，b表示红外热像仪内部噪声；

步骤M1.8.3：根据无人机在红外热像仪的成像灰度及红外热像仪标定系数计算得到入瞳平均辐射亮度；

其中，表示热像仪图像中无人机的成像平均灰度；

步骤M1.8.4：大气背景辐射亮度表示为：

L_air,r＝(kG_eye,B+b)·(1-τ_r) (6)

其中，G_eye,B表示热像仪中无人机附近由大气背景辐射亮度产生的背景灰度；

步骤M1.8.5：根据实验室内测量时无人机平均辐射亮度、入瞳平均辐射亮度以及大气背景辐射亮度计算得到距离r的大气透过率；

其中，表示热像仪图像中无人机的成像平均灰度，G_eye,B表示热像仪图像中无人机附近由大气背景辐射亮度产生的背景灰度，表示某姿态下无人机在实验室测得的平均灰度；

所述步骤M2包括：根据计算得到的不同距离下外场大气透过率，用最小二乘法拟合得到大气透过率对数据与距离的正比例关系，得到衰减系数。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的红外波段大气透过率快速测量方法，其特征在于，所述衰减系数包括：

其中，β表示衰减系数；n表示大气透过率的测量次数；τ_ri表示距离为r_i时的大气透过率；表示所有测量数据中r_i的平均值，表示所有测量数据中τ_ri的对数平均值