[发明专利]一种热红外相机辐射定标方法及系统

说明书

本发明涉及一种热红外相机辐射定标方法及系统，其特征在于，包括：获取待定标热红外相机的热红外影像序列；基于热红外传感器温度的二阶多项式校正，以及基于热红外传感器温度与相机壳体温度时间差分的多元多项式校正，对待定标热红外相机进行时间非一致性校正，得到时间非一致性校正后的影像灰度值；根据时间非一致性校正后的影像灰度值，对待定标热红外相机进行空间非一致性校正，得到时间非一致性校正和空间非一致性校正后的影像灰度值；根据时间非一致性校正和空间非一致性校正后的影像灰度值，确定物体温度值，完成待定标热红外相机的辐射定标，本发明可以广泛应用于辐射定标领域中。

技术领域

本发明涉及辐射定标领域，特别是关于一种热红外相机辐射定标方法及系统。

背景技术

辐射定标构建了热红外影像灰度值与物体表面温度之间的关系，是物体表面温度精确反演的关键。对于制冷型热红外传感器而言，辐射定标一般以黑体为定标源，定标模型采用经典的普朗克曲线，通过拟合相机输出值与黑体温度值之间的关系实现模型确定。该类传感器在额外制冷源的帮助下可保持自身温度恒定，因而，辐射定标模型参数固定不变且长期有效。然而，该假设对于非制冷型热红外传感器并不适用，非制冷型热红外传感器极易受到周围环境因素的影响，导致热红外相机处于非热平衡状态，出现时间非一致性和空间非一致性，严重影响影像质量、制约影像的应用。

时间非一致性由传感器自身温度变化引起。这是因为热红外传感器的输出不仅取决于被观测物体的表面辐射，而且与传感器温度息息相关。制冷型热红外传感器的传感器温度固定不变，因此，其辐射定标模型参数固定不变且长期有效。但是，非制冷型热红外传感器易受室外环境变化的影响，导致热红外相机响应出现系统性偏移。在传感器温度不断变化的条件下，移除来自传感器温度自身变化带来的响应对于正确反演物体表面温度至关重要。空间非一致性是由制造工艺的差异引起，条带噪声、渐晕噪声等固定模式噪声(fixedpattern noise，FPN)频繁出现。进一步来说，固定模式噪声也不是一成不变的，噪声的强度和形状也会随自身温度发生变化，使得定标模型的鲁棒性受到巨大考验。

现有的非制冷型热红外传感器厂商通常会告知用户，热红外相机只能在热平衡稳态条件下使用。例如：热红外相机开机后为适应环境需要静置半小时后才能获取数据；冬季携带热红外相机从室内走到室外作业时，也无法立刻进行高精度测量。这些使用规则严重限制了非制冷型热红外传感器的室外应用，当采用无人机或者汽车搭载热红外传感器进行室外摄影测量应用时，难免会遇到环境温度变化的情况，因此，研究顾及外界环境温度变化的辐射定标方法至关重要。

然而，现有的辐射定标方法普遍存在鲁棒性不强，无法解决热红外相机的热红外传感器自身温度快速变化的情况，热红外传感器温度快速变化主要由外界环境温度变化及相机自加热引起。当轻型非制冷型热红外传感器应用于室外环境时，热红外传感器温度极易受到环境温度变化以及风速条件的影响，此时，原有的辐射定标模型不再有效。因此，为实现物体表面温度的精确反演，需要移除因热红外传感器自身温度变化带来的响应误差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种热红外相机辐射定标方法及系统，能够顾及热红外传感器温度快速变化，移除因热红外传感器自身温度变化带来的响应误差。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种热红外相机辐射定标方法，包括：

获取待定标热红外相机的热红外影像序列；

基于热红外传感器温度的二阶多项式校正，以及基于热红外传感器温度与相机壳体温度时间差分的多元多项式校正，对待定标热红外相机进行时间非一致性校正，得到时间非一致性校正后的影像灰度值；

根据时间非一致性校正后的影像灰度值，对待定标热红外相机进行空间非一致性校正，得到时间非一致性校正和空间非一致性校正后的影像灰度值；

根据时间非一致性校正和空间非一致性校正后的影像灰度值，确定物体温度值，完成待定标热红外相机的辐射定标。