用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性 的紅外探測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像灰度與溫度的相關(guān)性分析一直以來都是人們研宄的熱點(diǎn)，采用什么樣的方法 才能得到較精確的相關(guān)性更是研宄的關(guān)鍵。此前，人們以動(dòng)物臟器、實(shí)物等等為對(duì)象研宄了 圖像灰度與溫度的相關(guān)性，都取得了較好的效果，也為部分領(lǐng)域提出了新的、較好的操作方 法。但是它們也都有一定的局限性，例如精度不高、操作復(fù)雜等等。本文就提出了一種全新 的用于測量圖像灰度與溫度的相關(guān)性分析方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備具有高精度、易操作、節(jié) 省人力等特性，能為實(shí)際工程中解決很多重大問題。前期調(diào)研知，在造紙廠草料自燃研宄、 醫(yī)療安全、道路施工等領(lǐng)域中都會(huì)涉及到溫度的測量，而且對(duì)其測量精度要求都是非常高 的。但是由于傳統(tǒng)技術(shù)的限制，導(dǎo)致了在該些領(lǐng)域研宄中溫度的測量始終沒有一個(gè)較好的 方法。本方法通過對(duì)紅外靶標(biāo)圖像灰度的測量，研宄了圖像灰度和溫度的相關(guān)性，最終得到 了精確的圖像灰度與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能較好的解決之前所提出的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型目的在于提供用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備， 其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，精確度高，實(shí)現(xiàn)方便且成本低，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使 用。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0005] 用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，主要由紅外探測器和紅外 靶標(biāo)組成，紅外探測器包括紅外探測器支架、紅外探測器機(jī)身及紅外鏡頭，紅外靶標(biāo)包括靶 標(biāo)圓孔、靶標(biāo)擋板、加熱板、靶標(biāo)外框架、溫度傳感器，所述紅外探測器機(jī)身安裝在紅外探測 器支架上，所述紅外鏡頭安裝在紅外探測器機(jī)身上，所述靶標(biāo)擋板及加熱板設(shè)置在靶標(biāo)外 框架內(nèi)，所述溫度傳感器的探頭緊貼加熱板的中心位置，所述靶標(biāo)擋板設(shè)有靶標(biāo)圓孔，所述 紅外鏡頭與靶標(biāo)擋板的距離為2米，相鄰靶標(biāo)圓孔圓心之間的距離為0.1米，相鄰靶標(biāo)圓 孔之間的距離為0. 05米，所述加熱板與靶標(biāo)擋板之間距離為0. 2米。
[0006] 作為優(yōu)選，所述靶標(biāo)擋板為玻璃材質(zhì)。
[0007] 作為優(yōu)選，所述紅外探測器采用220V電源供電。
[0008] 作為優(yōu)選，所述紅外探測器支架為三角形結(jié)構(gòu)。
[0009] 作為優(yōu)選，所述加熱板為均勻散熱板，且溫度可以控制。
[0010] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn) 方便，所得圖像灰度與溫度相關(guān)性精確度高，能廣泛的應(yīng)用在有關(guān)溫度測量的項(xiàng)目上，能通 過簡單的實(shí)驗(yàn)得到較高精度的相關(guān)性，其安全性高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，節(jié)省了很大的 人力便于推廣使用。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2為本實(shí)用新型溫度與灰度測量曲線圖。
[0013] 圖3為本實(shí)用新型溫度與灰度測量曲線與回歸曲線圖。
[0014] 圖4為本實(shí)用新型不同溫度區(qū)間下靶標(biāo)圖像平均灰度值與溫度的關(guān)系曲線斜率。
[0015] 圖5為紅外靶標(biāo)的效果圖。
[0016] 圖中：1、紅外探測器支架，2、紅外探測器機(jī)身，3、紅外鏡頭，4、靶標(biāo)圓孔，5、靶標(biāo) 擋板，6、加熱板，7、靶標(biāo)外框架，8、溫度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0018] 如圖1所示，用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，主要由紅外 探測器和紅外靶標(biāo)組成，所述紅外探測器采用220v電源供電，包括用于固定紅外探測器的 紅外探測器支架1和紅外探測器機(jī)身2,紅外鏡頭3,用于提供帶有目標(biāo)形狀圖像的靶標(biāo)圓 孔4,用于成像和調(diào)換目標(biāo)孔形狀的靶標(biāo)擋板5,用于提供熱源的加熱板6,設(shè)置在外部的靶 標(biāo)外框架7,用于測定溫度的溫度傳感器8,所述紅外探測器機(jī)身2安裝在紅外探測器支架1 上，紅外探測器支架1為三角形結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性更好；所述紅外鏡頭3安裝在紅外探測器機(jī)身 2上，所述靶標(biāo)擋板5及加熱板6設(shè)置在靶標(biāo)外框架7內(nèi)，所述加熱板6為均勻散熱板，且溫 度可以控制。所述溫度傳感器8的探頭緊貼加熱板7的中心位置，所述靶標(biāo)擋板5設(shè)有靶 標(biāo)圓孔4,所述靶標(biāo)擋板5為玻璃材質(zhì)。所述紅外鏡頭3與靶標(biāo)擋板5的距離L為2米，通 過對(duì)紅外鏡頭3和靶標(biāo)擋板5之間距離的有效調(diào)節(jié)從而能提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的成像質(zhì)量，有助 于后期的圖像分析。相鄰靶標(biāo)圓孔4圓心之間的距離為0. 1米，相鄰靶標(biāo)圓孔4之間的距 離b為0. 05米，根據(jù)靶標(biāo)擋板5的尺寸調(diào)整合適的靶標(biāo)圓孔4位置和大小給相機(jī)提供一個(gè) 良好的拍攝本體，有助于提高成像質(zhì)量。所述加熱板6與靶標(biāo)擋板5之間距離c為0. 2米， 能讓熱量更好的均勻的排布在靶標(biāo)擋板5上。
[0019] 本實(shí)用新型工作原理及做操方法：通過控制器給加熱板升溫，在升溫的過程中紅 外相機(jī)每間隔l°c記錄并存貯一張靶標(biāo)的紅外成像圖。讓加熱板從60°C緩慢加熱到110°C， 在溫度逐漸升高的過程中記錄并存貯一系列不同溫度下的紅外靶標(biāo)成像圖。然后對(duì)靶標(biāo)成 像圖進(jìn)行處理，從中提取不同溫度下的圖像灰度值，從而確定出紅外靶標(biāo)成像圖灰度值的 溫度相關(guān)性。最終我們對(duì)60°C~110°C之間這50張紅外探測器拍到的圖像用matlab對(duì)其 (768*576像素）進(jìn)行灰度值的提取，紅外相機(jī)拍到的紅外圖像是256灰度級(jí)的灰度圖像。 取靶板上中心圓孔部位像素的灰度值，并對(duì)其灰度值進(jìn)行分析。靶標(biāo)擋板為玻璃材質(zhì)，會(huì)對(duì) 紅外線有一個(gè)遮擋作用，所以只有靶標(biāo)圓孔部位的圖像才是靶標(biāo)溫度的真實(shí)體現(xiàn)，并且我 們的溫度傳感器的探頭緊貼加熱板中心位置，所以靶標(biāo)擋板中心部位的靶標(biāo)圓孔成像與溫 度有著精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以通過對(duì)圖像中心圓孔的灰度值的分析，就能得到精確的灰度 與溫度的關(guān)系。最后我們用matlab繪制出最終的灰度與溫度的曲線，并且對(duì)測量曲線進(jìn)行 擬合，從而確定出靶標(biāo)灰度值的溫度相關(guān)性。
[0020] 如圖2所示，溫度與灰度測量曲線圖，圖像是由像素組成的，我們在靶標(biāo)中心圓孔 圖像內(nèi)取65*65個(gè)像素點(diǎn)，然后對(duì)這些像素的灰度值取平均值來得到靶標(biāo)中心圓孔圖像的 平均灰度值，從而確定圖像灰度與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。首先我們來確定基于紅外靶標(biāo)的圖像 灰度和溫度兩者之間是否存在相關(guān)性。通過實(shí)驗(yàn)我們得到了靶標(biāo)中心單圓孔圖像平均灰度 值（級(jí)）與溫度（°C)的關(guān)系曲線，紅外靶標(biāo)圖像的灰度值與溫度之間存一定的相關(guān)性，隨 著溫度的增加灰度值呈增加趨勢。
[0021] 如圖3所示，溫度與灰度測量曲線與回歸曲線圖，我們分析靶標(biāo)圖像灰度值與溫 度相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即回歸方程式。因?yàn)榘袠?biāo)圖像灰度值與溫度具有高度相關(guān)性，故 可采用一元線性回歸分析方法。構(gòu)造一元線性回歸模型為：
[0022] yc=a+bx (1)
[0023] (1)式中，y。表示因變量的估計(jì)理論值，x為自變量的實(shí)際值，a，b為待定參數(shù)。這 里把靶標(biāo)溫度表示為自變量X，圖像灰度為因變量y。。截距a表示在沒有靶標(biāo)溫度的影響 時(shí)，其它各種因素對(duì)圖像灰度值的平均影響；回歸系數(shù)b表明靶標(biāo)溫度每改變1°C，圖像灰 度值平均改變b個(gè)單位（級(jí)）。求a，b兩個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，主要由紅外探測器和紅外靶 標(biāo)組成，紅外探測器包括紅外探測器支架、紅外探測器機(jī)身及紅外鏡頭，紅外靶標(biāo)包括靶標(biāo) 圓孔、靶標(biāo)擋板、加熱板、靶標(biāo)外框架、溫度傳感器，其特征在于，所述紅外探測器機(jī)身安裝 在紅外探測器支架上，所述紅外鏡頭安裝在紅外探測器機(jī)身上，所述靶標(biāo)擋板及加熱板設(shè) 置在靶標(biāo)外框架內(nèi)，所述溫度傳感器的探頭緊貼加熱板的中心位置，所述靶標(biāo)擋板設(shè)有靶 標(biāo)圓孔，所述紅外鏡頭與靶標(biāo)擋板的距離為2米，相鄰靶標(biāo)圓孔圓心之間的距離為0. 1米， 相鄰靶標(biāo)圓孔之間的距離為0. 05米，所述加熱板與靶標(biāo)擋板之間距離為0. 2米。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，其特 征在于，所述靶標(biāo)擋板為玻璃材質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，其特 征在于，所述紅外探測器采用220v電源供電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，其特 征在于，紅外探測器支架為三角形結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，其特 征在于，所述加熱板為均勻散熱板，且溫度可以控制。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了用于分析紅外圖像灰度與溫度相關(guān)性的紅外探測設(shè)備，該設(shè)備由紅外探測器和紅外靶標(biāo)組成，紅外探測器機(jī)身安裝在紅外探測器支架上，紅外鏡頭安裝在紅外探測器機(jī)身上，紅外靶標(biāo)擋板及加熱板設(shè)置在靶標(biāo)外框架內(nèi)，溫度傳感器的探頭緊貼加熱板的中心位置，靶標(biāo)擋板設(shè)有靶標(biāo)圓孔，紅外鏡頭與靶標(biāo)擋板的距離為2米，相鄰靶標(biāo)圓孔圓心之間的距離為0.1米,相鄰靶標(biāo)圓孔之間的距離為0.05米，加熱板與靶標(biāo)擋板之間距離為0.2米。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，所得圖像灰度與溫度相關(guān)性精確度高，能廣泛的應(yīng)用在有關(guān)溫度測量的項(xiàng)目上，其安全性高，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，節(jié)省了人力，便于推廣使用。
【IPC分類】G01J5-52
【公開號(hào)】CN204439218
【申請?zhí)枴緾N201520184977
【發(fā)明人】孫宇航, 郭濤, 李龍龍, 曹懿, 柳華勃, 王貝貝
【申請人】西安郵電大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月30日