红外热像仪测温技术
姓名：某某某 学号：1111111111
专业：某某某某某某
红外热像仪测温技术
辐射探测学
目录 1 2 3 4 5
概述
红外热像仪测温原理
红外热像仪辐射定标的基本原理 红外热像测温的影响因素 红外图像增强处理
红外热像仪测温技术
辐射探测学
1 概述
课题研究背景
红外热像测温技术是当今迅速发展的高新技术之一，已广泛地在军事、 准军事和民用等领域并发挥着其它产品难以替代的重要作用。 随着电子技术的迅猛发展，新半导体材料的不断出现，红外测温技术 在科学研究、现代工程技术和军事领域中的应用越发广泛。
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4 测温的影响因素
4.1 发射率 发射率 是影响红外热像仪测温精度的最大不确定因素。发射率受表 面条件、形状、波长和温度等因素的影响。要想得到物体的真实温度，必 须精确的设定物体的发射率值。
1
不同材料性质的影响
2
表面状态的影响
不同的表面形态首先影响到反射率，从而影响到发射率。材料的种类 和粗糙的程度直接影响到发射率。表面粗糙度对金属材料的发射率影 响比较大。对非金属的电介质材料影响较小或根本无关。
RT V /[

1
2
1
5 e
c1
1
c2 / T
d ]
式中V根据定标的要求，可以是热像仪的输出电压、也可以是数字化输出 的图像灰度级等。
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3 标定原理
远距离小源法 当被测目标在热像仪中的像未充满仪器视场时，通常使用远距离小
源法定标。
把定标黑体源置于离开热像仪足够远的距离上，使它处于热像仪的 视场范围之内，但并未充满视场，测量目标的辐照度。
正比 红外辐射 电子视频信号 显示器
标定
物体绝对温度
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概述 红外热像仪测温原理
红外热像仪辐射定标的基本原理 红外热像测温的影响因素 红外图像增强处理
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3 标定原理
对于红外热成像测温系统，要获得物体表面的绝对温度，需要利用 标准黑体对温度灰度关系进行标定，即建立灰度和温度之间一一对应的 关系，以便以后直接由灰度获得温度，这就是红外成像测温系统的标定。
Eb
c15 c2 / T e 1
式中, Eb 为黑体光谱辐射通量密度
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2 测温原理
2.1 热像仪的组成和工作原理
热辐射原理图
接收到的有效辐射
1、目标自身辐射 2、环境反射辐射 3、大气辐射
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2 测温原理
2.1 热像仪的组成和工作原理
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5 图像的增强
红外图像表征景物的温场分布图，是灰度图像。 • • • • 分辨率低、分辨能力差； 红外图像对比度低、图像边缘模糊、视觉效果差、清晰度低于可见 光图像； 红外图像的信噪比比普通图像低； 探测单元的响应特性不一致、光机扫描系统缺陷等原因，造成红外 图像的非均匀性，体现为图像的固定图案噪声、串扰、畸变等； 图像的非均匀性校正 基于以上问题主要处理方法有 中值滤波 伪彩色处理
曲线分段越细，点越多，校正越有效，图像质量大大提升。
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5 图像的增强
5.2 中值滤波 中值滤波是一种非线性信号处理方法。该方法可以克服线性滤波 器图像细节模糊的缺点。该算法复杂度不大，运算量较小，适合用于硬 件实现以满足实时处理的要求。因此人们大都将中值滤波算法应用到红 外图像处理中。 中值滤波首先选择一个窗口W，该窗口含有奇数个点，将这个窗 口在图像上进行扫描，并且把该窗口中所含的像素点按灰度级的升(或降)
的彩色。
灰度分层法 伪彩色的增强
灰度级—彩色变换法
频率滤波法
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5 图像的增强
5.3 图像的伪彩色处理 灰度级—彩色变换法是伪彩色技术中常用的一种映射方法。它将三基
色线性组合，对于连续的灰度能产生连续的彩色。红绿蓝是色彩中的基本色
调，在彩色图像中，根据这三色所在比重的不 图像的增强
5.1 红外图像的非均匀性校正
基于场景校正 校正算法
一点温度校正法 两点温度校正法 多点温度校正法
基于参照源校正
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5 图像的增强
5.1 红外图像的非均匀性校正
根据理论分析和测量统计结果可知探测元的响应曲线为“S”型的非线性分布
每个探测器单元的校正方程应为：
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谢谢聆听！
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6 总结
本文从红外热成像和红外测温的原理出发，对红外热成像技术和红外测温 技术进行了较为深入的研究，并分析了红外图像的特点和影响红外测温精度的 因素。对红外标定和测温影响因素等核心内容的进行了原理上的分析。红外图 像只有黑白两色，为了进一步提高测温精度并利于人眼分辨图像细节，需应用 非均匀性校正、中值滤波、伪彩色编码等图像处理方法。
温 度 温度
灰 度 灰度
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3 标定原理
黑体
标 定 原 理 图
发生率不低于 0.995
温场均匀性好
测温误差小
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3 标定原理
在规定的温湿度条件的实验室中，选用黑体辐射源标定的红外热像仪测量黑体 源不同的温度值，具体有两种方法：
1
拟合曲线法
用最小二乘法拟合热像仪采集的灰度数据与标准黑体辐射源的温度示值， 得出辐射能量与温度关系的拟合曲线。
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红外热像仪测温原理 红外热像仪辐射定标的基本原理 红外热像测温的影响因素 红外图像增强处理
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2 测温原理
2.1 辐射的基本定律
红外测温技术的理论基础是普朗克定律,该定律揭示了黑体辐射能量在 不同温度下按波长的分布规律,其数学表达式为:
序排列，取位于中间的灰度值，来代替该点的灰度值。
g(m, n) Median{ f (m k , n l ), (k , l ) W }
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5 图像的增强
5.3 图像的伪彩色处理
为了提高人眼对图像的细节分辨能力，以达到图像增强的目的. 将灰度图像或者单色图像的各个灰度级匹配到彩色空间的一点， 从而使单色图像映射成彩色图像，对灰度图像中不同的灰度级赋予不同
能在较宽的范围内提供最佳功能，
达到良好的测温要求
主要用于低温及远距离的测温
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4 测温的影响因素
作为窄谱辐射成像测量设备的热像测温系统，由于受各种因素的影响， 直接影响了红外热像仪对温度的精确测量，也影响了热像仪在一些领域中的 应用。
主要影响因素有被测表面的发射率，反射率，大气温度，环境温度， 测量距离和大气衰减度等。
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3 标定原理
近距离扩展源法 在近距离扩展源法中，要求定标源的面积必须充满热像仪的整个视场 热像仪的光学系统入瞳上的辐亮度为:
L Lb
在波长 1 - 2 波段内的黑体辐亮度为:
Lb (1 2 )
Mb



1
2
1
5 e
c1
1
c2 / T
d
所以，红外热像仪的辐亮度响应度:
3
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温度的影响
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4 测温的影响因素
4.2 背景噪声
室内测量时，周围高温物体等的反射光也会影响待测物体温度的测量结果；
室外主要的背景噪声是阳光的直接辐射、折射和空间散射。因此在测温时必须 考虑各种影响因素 采取的基本对策如下： (1) 在待测物体附近设置屏蔽物，以减少外界环境的干扰。 (2) 准确对准焦距，防止非待测物体的辐射能进入测试角。 (3) 室外测量时，选择晚上或有云天气以排除日光的影响。 (4) 通过制作小孔或采用高发射率的涂料等方法使发射率提高，使之接近于1。
2
查找表法
查找表法对足够多的点进行标定，得到尽可能多的标定数据，建立数据 库，用表的形式来查找温度与灰度的对应关系。
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3 标定原理
定标的方法有许多，根据测量要求，以及定标源是否充满仪器的视场， 以下介绍两种方法:近距离扩展源法和远距离小源法。
1 2
近距离扩展源法
远距离小源法
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4 测温的影响因素
4.5 对热像仪本身发出的辐射的补偿
由于非100%反射或透射，因此对于热像仪本身的 辐射主要由光学元件(如平面镜、透镜)对辐射的衰减产
生。
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红外热像仪辐射定标的基本原理 红外热像测温的影响因素 红外图像增强处理
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4 测温的影响因素
大气吸收是影响测温精度的因素之一，热像仪特性、目标特性、测 量距离等因素也直接影响了测温的准确性。为了实现温度的精确测量和 便于操作，在热像系统中大多数热像仪实现的精度补偿有：
1
2 3
镜头视场外的辐射补偿 不同操作温度下的补偿 热像仪内部的漂移和增益补偿
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1 概述
课题研究背景
与其他测温方法的优势： (1)温度分布不均匀的大面积目标的表面温度场的测量； (2)在有限的区域内快速确定过热点或过热区域的测量。 红外测温技术的优点： ①不会破坏被测物体的温度场，因为它无需与被测物体接触； ②灵敏度高； ③可在几毫秒内测出目标温度，反应速度快； ④测温范围宽，一般可达到－170℃~3200℃，甚至更大； ⑤不受检测距离限制，近远皆可；