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1、(10)申请公布号 CN 103292780 A (43)申请公布日 2013.09.11 CN 103292780 A *CN103292780A* (21)申请号 201210553370.9 (22)申请日 2012.12.18 G01C 3/00(2006.01) G01J 5/00(2006.01) (71)申请人 北京航天益来电子科技有限公司 地址 100041 北京市石景山区八大处科技园 实兴东街 8 号京汉大厦 6 层 (72)发明人 徐大新 周斌 郭莲英 (74)专利代理机构 北京科龙寰宇知识产权代理 有限责任公司 11139 代理人 孙皓晨 李涵 (54) 发明名称 一种用。
2、于红外热像仪温度校正的距离信息获 取方法 (57) 摘要 本发明提供一种用于红外热像仪温度校正的 距离信息获取方法， 其包括以下步骤 ： 步骤 S1 ： 将 红外热像仪安装在转台上， 所述转台可以在方位 和俯仰两个方向转动 ； 步骤 S2 ： 利用数字高程图， 根据红外热像仪在空间的位置信息， 利用几何关 系对数字高程图进行处理， 得到红外热像仪在各 种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体 的距离。本发明可以根据红外热像仪在空间的位 置信息和红外热像仪工作区域的数字高程图， 利 用地表物体距离计算方法计算得到红外热像仪在 各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物 体的距离。 (51)。
3、Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103292780 A CN 103292780 A *CN103292780A* 1/1 页 2 1. 一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法， 其特征在于， 其包括以下步 骤 ： 步骤 S1 ： 将红外热像仪安装在转台上， 所述转台可以在方位和俯仰两个方向转动 ； 步骤 S2 ： 利用数字高程图， 根据红外热像仪在空间的位置信息， 利用几何关系对数字 高程图进行处理， 得到红外热像仪在各种方位角、。
4、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体的 距离。 2. 根据权利要求 1 所述的一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法， 其特征 在于， 在步骤 S2 中， 到地表物体距离的计算方法包括如下步骤 : 步骤 S21 ： 在某种 (,) 组合情况下 , 按红外热像仪工作区域大小 , 将沿红外热像 仪光轴方向的射线按步长 d/2 分为 N 段 ; 步骤 S22: 将光轴上的点由近到远记为 n(1)、 n(2)、 n(i)、 n(N),1 i N, 那 么光轴上的点 n(i) 的高程值 h(i) 表示为 ： h(i)=H-cos()id/2 当 0 90 度时 h(i)=H+sin(-90)id/2。
5、 当 90 度 180 度时 ； 步骤 S23 ： 计算对应该点的由数字高程图插值得到的高程值 s(i) ； 步骤 S24 ： 若 h(i) s(i)， 则停止计算， id/2 即为红外热像仪光轴沿该 (,) 方 向到地表物体的距离， 否则继续计算， 直到找到满足 h(i) s(i) 的点， 如果计算到光轴上 最后的点 N， 也未能找到满足 h(i) s(i) 的点， 那么红外热像仪光轴沿该 (,) 方向到 地表物体的距离为无穷远 ； 步骤 S25 ： 将所有需要的 (,) 组合都计算一次， 即得到红外热像仪方位角、 俯仰角 组合与地表物体距离对照表， 其中 ： 为方位角， 红外热像仪光轴指向。
6、正南时为 0 度， 俯视情况下沿顺时针方向逐步增大， 单位为度 ； 为俯仰角， 红外热像仪光轴和地垂线之间的夹角， 单位为度 ； H 为红外热像仪安装位置高程值， 单位为米 ； d 为数字高程图网格分辨率， 单位为米。 3. 根据权利要求 1 所述的一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法， 其特征 在于， 在步骤S23中， 所述的s(i)的计算方法为 ： 光轴上的点n(i)正投影到数字高程图上， 得到正投影点 t(i), 如 t(i) 正好落在数字高程图网格点上， 那么 s(i) 等于该网格点对应 的高程值 ； 否则 s(i)=（h1+h2+h3+h4） /4， 其中 h1、 h2、 h。
7、3、 h4 分别是与 t(i) 相邻的 4 个网 格点对应的高程值。 权 利 要 求 书 CN 103292780 A 2 1/5 页 3 一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法 技术领域 0001 本发明涉及一种距离信息获取方法， 特别涉及一种用于红外热像仪温度校正的距 离信息获取方法。 背景技术 0002 森林火灾是森林最危险的敌人， 也是林业最可怕的灾害， 它会给森林带来最有害、 最具有毁灭性的后果。 森林火灾不但烧毁成片的森林， 伤害林内的动物， 而且还降低森林的 更新能力， 引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用， 甚至导致生态环境失去平衡。 尽管 当今世界的科学在日新月异地向。
8、前发展， 但是， 人类在制服森林火灾上， 却依然尚未取得长 久的进展。 0003 目前大多数森林防火监控系统采用可见光摄像机进行森林火灾的监控， 利用火焰 的颜色、 纹理等特征进行火点识别。由于环境条件的复杂性， 火焰的颜色、 纹理等特征并不 稳定， 所以采用可见光摄像机森林防火监控系统的虚警和漏警率较高。 0004 采用可见光摄像机的森林防火监控系统没有利用火点温度一般超过摄氏 400 度 这个火点最稳定最关键的特征， 所以这种检测方法有一定的局限性， 影响检测的正确概率。 0005 红外摄像机具有昼夜都能工作的特点， 随着技术的不断进步， 其性能不断提高， 价 格不断下降， 近几年在森林防。
9、火监控系统中得到越来越广泛的应用。 0006 要利用火点温度一般超过摄氏 400 度这个最稳定最关键的特征， 需要采用能测温 度的红外热像仪。 0007 红外线在大气中传输主要受距离、 湿度、 风速影响， 其中距离影响为最主要因素。 在距离为 1 千米， 3 级风速， 70% 湿度条件下， 红外线大约要衰减掉 70% ； 在距离为 3 千米， 3 级风速， 70% 湿度条件下， 红外线大约要衰减掉 90%。因此， 要采用红外热像仪进行火点检 测， 必须对红外热像仪测得的地表物体温度进行校正， 以获得相对准确的物体温度， 提高火 点检测的正确概率。而获得被测地表物体的距离信息是进行温度校正的最关。
10、键环节， 重要 性不言而喻。 0008 在现有测量离地高度的技术中， 最常见的方法就是采用激光测距仪。激光测距仪 具有测量精度高、 体积小等优点。但在森林防火监控系统中不宜采用激光测距仪来测量红 外热像仪和被摄地物之间的距离， 原因如下 ： 一是激光测距仪成本高， 能测 5km 距离的价格 一般在 2 万元以上， 另外森林防火监控系统需要 24 小时都要工作， 而激光测距仪里的激光 器等是易损件， 所以维护成本也较高 ； 二是激光测距仪每次测量只能得到一个距离值， 而红 外热像仪温度图像的修正需要知道各点对应的离地面物体距离值， 所以采用激光测距仪方 案会影响温度图像修正的准确性。 0009 。
11、因此， 如何设计一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法， 即为本领域 技术人员所研究的方向所在。 发明内容 说 明 书 CN 103292780 A 3 2/5 页 4 0010 本发明的主要目的是提供一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法， 以 获得红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离。 0011 为了达到上述目的， 本发明提供一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方 法， 其特征在于， 其包括以下步骤 ： 0012 步骤 S1 ： 将红外热像仪安装在转台上， 所述转台可以在方位和俯仰两个方向转 动 ； 0013 步骤 S2 ： 利用数字高程图， 根。
12、据红外热像仪在空间的位置信息， 利用几何关系对 数字高程图进行处理， 得到红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物 体的距离。 0014 其中， 在步骤 S2 中， 到地表物体距离的计算方法包括如下步骤 : 0015 步骤 S21 ： 在某种 (,) 组合情况下 , 按红外热像仪工作区域大小 , 将沿红外 热像仪光轴方向的射线按步长 d/2 分为 N 段 ; 0016 步 骤 S22: 将 这 些 光 轴 上 的 点 由 近 到 远 记 为 n(1)、 n(2)、 n(i)、 、 n(N),1 i N, 那么光轴上的点 n(i) 的高程值 h(i) 可以表示为 ： 0017 h。
13、(i)=H-cos()id/2 当 0 90 度时 0018 h(i)=H+sin(-90)id/2 当 90 度 180 度时 ； 0019 步骤 S23 ： 计算对应该点的由数字高程图插值得到的高程值 s(i) ； 0020 步骤S24 ： 若h(i)s(i)， 则停止计算， id/2即为红外热像仪光轴沿该(,) 方向到地表物体的距离， 否则继续计算， 直到找到满足 h(i) s(i) 的点 , 如果计算到光轴 上最后的点 N， 也未能找到满足 h(i) s(i) 的点， 那么红外热像仪光轴沿该 (,) 方向 到地表物体的距离为无穷远 ； 0021 步骤 S25 ： 将所有需要的 (,) 。
14、组合都计算一次， 即得到红外热像仪方位角、 俯 仰角组合与地表物体距离对照表， 其中 ： 0022 为方位角， 红外热像仪光轴指向正南时为 0 度， 俯视情况下沿顺时针方向逐步 增大， 单位为度 ； 0023 为俯仰角， 红外热像仪光轴和地垂线之间的夹角， 单位为度 ； 0024 H 为红外热像仪安装位置高程值， 单位为米 ； 0025 d 为数字高程图网格分辨率， 单位为米。 0026 其中， 在步骤 S23 中， 所述的 s(i) 的计算方法为 ： 光轴上的点 n(i) 正投影到数字 高程图上， 得到正投影点 t(i), 如 t(i) 正好落在数字高程图网格点上， 那么 s(i) 等于该网。
15、 格点对应的高程值 ； 否则 s(i)=（h1+h2+h3+h4） /4， 其中 h1、 h2、 h3、 h4 分别是与 t(i) 相邻 的 4 个网格点对应的高程值。 0027 与现有技术相比， 本发明的有益效果在于 ： 0028 （1） 设计思想新颖 , 巧妙地利用红外热像仪工作区域的数字高程图 , 通过计算得 到红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离 ； 0029 （2） 地表物体距离计算方法 ： 根据红外热像仪在空间的位置信息和红外热像仪工 作区域的数字高程图， 利用地表物体距离计算方法计算得到红外热像仪在各种方位角、 俯 仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离。
16、。 说 明 书 CN 103292780 A 4 3/5 页 5 附图说明 0030 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0031 图 1 为本发明一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法流程图。 具体实施方式 0032 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。
17、， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0033 如图 1 所示， 其为本发明一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法流程 图， 本发明的用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法包括以下步骤 ： 0034 步骤 S1 ： 将红外热像仪安装在转台上， 所述转台可以在方位和俯仰两个方向转 动， 转台的方位和俯仰是相互独立的， 可以输出转台的方位角和俯仰角。 0035 工作时， 转台以设定的规律转动， 确保红外热像仪每隔固定时间将距离 5km 范围 内的区域温度全部测量一次。转台转动时， 。
18、红外热像仪将测得的温度图像送给火点检测软 件， 火点检测软件根据与红外热像仪温度图像对应的距离图像和其它信息， 对红外热像仪 测得的温度图像进行修正， 以减少各种因素对红外线衰减的影响， 得到相对准确的地表物 体温度， 然后再进行火点检测， 提高火点检测的正确概率。 0036 步骤 S2 ： 利用数字高程图， 根据红外热像仪在空间的位置信息， 利用几何关系对 数字高程图进行处理， 得到红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物 体的距离。 0037 所述步骤 S2 包括如下子步骤 ： 0038 步骤 S21 ： 在某种 (,) 组合情况下 , 按红外热像仪工作区域大小 , 将沿红。
19、外 热像仪光轴方向的射线按步长 d/2 分为 N 段 ; 0039 步 骤 S22: 将 这 些 光 轴 上 的 点 由 近 到 远 记 为 n(1)、 n(2)、 n(i)、 、 n(N),1 i N, 那么光轴上的点 n(i) 的高程值 h(i) 可以表示为 ： 0040 h(i)=H-cos()id/2 当 0 90 度时 0041 h(i)=H+sin(-90)id/2 当 90 度 180 度时 ； 0042 步骤 S23 ： 计算对应该点的由数字高程图插值得到的高程值 s(i) ； 0043 所述的s(i)的计算方法为 ： 光轴上的点n(i)正投影到数字高程图上， 得到正投影 点t。
20、(i),如t(i)正好落在数字高程图网格点上， 那么s(i)等于该网格点对应的高程值 ； 否 则 s(i)=（h1+h2+h3+h4） /4， 其中 h1、 h2、 h3、 h4 分别是与 t(i) 相邻的 4 个网格点对应的 高程值 ； 0044 步骤S24 ： 若h(i)s(i)， 则停止计算， id/2即为红外热像仪光轴沿该(,) 方向到地表物体的距离， 否则继续计算， 直到找到满足 h(i) s(i) 的点 , 如果计算到光轴 上最后的点 N， 也未能找到满足 h(i) s(i) 的点， 那么红外热像仪光轴沿该 (,) 方向 说 明 书 CN 103292780 A 5 4/5 页 6。
21、 到地表物体的距离为无穷远 ； 0045 步骤 S25 ： 将所有需要的 (,) 组合都计算一次， 即得到红外热像仪方位角、 俯 仰角组合与地表物体距离对照表， 其中 ： 0046 为方位角， 红外热像仪光轴指向正南时为 0 度， 俯视情况下沿顺时针方向逐步 增大， 单位为度 ； 0047 为俯仰角， 红外热像仪光轴和地垂线之间的夹角， 单位为度 ； 0048 H 为红外热像仪安装位置高程值， 单位为米 ； 0049 d 为数字高程图网格分辨率， 单位为米。 0050 本发明是利用数字高程图 （数字高程图可直接购买， 或者购买卫星立体图对进行 制作得到） ， 根据红外热像仪在空间的位置信息， 。
22、利用空间几何关系对数字高程图进行处 理， 得到红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离， 即得到红 外热像仪方位角、 俯仰角组合与地表物体距离对照表。该表需装载到森林防火监控系统的 存储器中。 实际使用时， 火点检测软件读取转台的方位角和俯仰角， 并将其修正转换为红外 热像仪方位角、 俯仰角， 从而可以根据红外热像仪方位角、 俯仰角组合与地表距离对照表查 表得到此时红外热像仪沿光轴方向到地表物体的距离。对于其它各点， 可根据红外热像仪 横向、 纵向视场角及成像点阵值， 计算得到各点的方位角、 俯仰角， 通过查表得到各点离地 表物体的距离。 0051 本发明的测试结果如下。
23、 ： 0052 由于激光测距仪测量精度很高， 可精确到 1 米， 可将激光测距仪测得的距离值作 为比较的基准。 0053 测试条件 ： 用分辨率为 5 米的卫星立体图对制作数字高程图， 数字高程图网格分 辨率为 20 米。测试结果如表 1 和表 2。 0054 表 1 0055 0056 表 2 0057 说 明 书 CN 103292780 A 6 5/5 页 7 0058 由表 1、 表 2 可知， 利用本发明的方法获得的距离信息误差能达到技术指标要求。 0059 综上所述， 本发明的一种用于红外热像仪温度校正的距离信息获取方法具有成本 低、 免维护等优点， 其技术进步点体现在以下两点 ：。
24、 0060 （1） 设计思想新颖 , 巧妙地利用红外热像仪工作区域的数字高程图 , 通过计算得 到红外热像仪在各种方位角、 俯仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离 ； 0061 （2） 地表物体距离计算方法 ： 根据红外热像仪在空间的位置信息和红外热像仪工 作区域的数字高程图， 利用地表物体距离计算方法计算得到红外热像仪在各种方位角、 俯 仰角条件下沿光轴方向到地表物体的距离。 0062 最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。 说 明 书 CN 103292780 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103292780 A 8 。