基于非制冷红外成像的常温测量系统研究

摘要

随着热红外技术不断发展和非制冷红外焦平面成本的日趋降低，热红外成像测温广泛应用于军事、生产和生活领域中。近年来，热成像测温在预防疫情、诊断疾病方面的应用需求日益增多。而市场上的热像仪常用于测量高温，其使用方式不适宜用于测量常温。因此，研制可用于常温的热成像测温系统有重要的意义。
　　本文分析了红外辐射测温原理和热成像仪器的测温理论模型，对常温测量下的误差源和误差性质进行了深入讨论。利用非制冷焦平面探测器搭建了红外测温硬件系统，主要包括红外光学系统、图像处理电路、辅助功能电路等。在硬件电路的基础上，采集红外探测器输出的红外数字信号，并针对所采集到图像信号对比度不高、视觉效果不好、细节分辨差的特点，对红外图像进行增强、放大、添加伪彩色等处理，使得输出 PAL制式的视频信号能清晰地表达目标温度分布特征。最后，论文利用标准黑体辐射源标定了测温系统，通过改变黑体温度，建立了目标红外图像灰度与实际温度之间关系。在此基础上，系统补偿了探测器的灰度漂移和由环境温度所引起的测量误差。测试结果表明，系统工作稳定，性能良好。在室温下，系统测量的精度可达0.5℃。

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第一章 绪 论

§1.1研究的背景及意义

§1.2国内外研究现状

§1.3本文的主要工作和内容安排

第二章 红外基本理论

§2.1 红外测温理论

§2.2红外热像仪测温理论模型[44]

§2.3热像仪测温中的误差分析

§2.4本章小结

第三章 非制冷热红外成像测温系统硬件设计

§3.1系统分析与整体设计

§3.2红外光学系统

§3.3非制冷型红外焦平面成像组件

§3.4探测器图像处理电路实现

§3.5测温系统其他功能电路实现

§3.6本章小结

第四章 红外图像处理相关算法实现

§4.1非均匀性校正

§4.2图像增强

§4.3图像的放大

§4.4伪彩色

§4.5本章小结

第五章 温度标定实验与系统集成

§5.1材料与方法

§5.2实验数据分析与讨论

§5.3系统集成以及性能验证

§5.4本章小结

总结与展望

参考文献

附录

致谢

作者攻读硕士学位期间主要研究成果