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Telops红外热像仪无需黑体标定技术

2026-04-24
图像均匀性和辐射测量定标的精度体现了最先进的红外热像仪的主要参数。在过去几年中几种非均匀性校正和辐射测量标定技术已经被开发出来。每种方法都有自己的优点和缺陷。但是所有这些方法的共同点两个主要缺点，使得热像仪不能很好的被使用。更详细地说，这些校准标定技术的主要缺点是限制使用预设曝光的积分时间和并且他们的失败在于未能确保环境温度变化时作出适当的补偿。这使他们在真正的外场环境下的使用几乎是不能实现的。本应用笔记介绍由 Telops 开发的一种新的图像校正和标定技术的优点以及最重要的实际操作中带来的优势。
 
Telops 标定技术
 
Telops创新的校准方法被设计为紧密地配合热像仪的物理性能以便校修正在非常相近的参考范围中出现要移除的影响。而不是依赖于观察数字电平的变化与黑体温度对应的函数，或者波段范围内的辐射变化函数，它是用通量来表征的[DL/μs 的单位]，代表了热像仪取决于曝光时间相关的读数灵敏度。下面是方法及其关键原理的简短说明。
 
图 1（a）给出了测得的数字计数作为曝光时间函数的典型变化。理想情况下，积累的电子的数量线性地随曝光时间的增加而增加。可以观察到所检测到的电子通量（斜率）随着黑体温度的增加而增加，但截距却总是同样，因为它更多地依赖于读出电路的偏置的水平。
 
在图 1（b）中，描绘的是随着测量黑体温度的升高的斜率（DL/μs）。对应于各个不同的像素的曲线之间的极强的相似性第一次被注意到，这意味着它们是被仿射变换所代表的每一个像素的基于一个典型的额定曲线和以及增益和偏置的参数。图 1（c）最后说明了环境温度增加的作用，这只是简单的增加了一个给定的通量，独立于场景温度。这个偏置直接取决于热像仪的自身辐射。
 
1(a) 对于一个给定的像素，数字计数变化与黑体 温度增加时曝光时间的函数
1(b)随机选择的几个像素的黑体的温度函数的斜率 （通量）。
 
1(c) 当环境温度升高时斜率（通量）与预期一样增加图 1. 一个典型热像仪的 Telops 标定.
 
与其它的校准方法中，telops 的方法可以应用于温度 或波段内的辐射而没有限制。Telops 的校准方法接近于根本上的一种标定，对于每一个像素的电平值以及流域进行非线性差值，流量域对应的是探测器的物理性能。它的重要的优势在于针对每一个像素都提供一个相当于集成了非均匀性校正和辐射测量标定的独立参数。
 
Telops 标定的独家性能
 
该方法的主要特征可以概括如下：
 
· 适用于由给定的焦平面探测器所支持的任何曝光时间;（不需要预先决定曝光时间来得到高质量的数据，同时避免饱和）;
 
· 适用于对比场景（高动态范围的场景）
 
· 任何有效的环境温度;
 
· 模拟数据的非线性采集全部补偿;
 
· 提供定量预测（波段范围内辐射量或辐射测量温度）;
 
· 实时在 Telops 热像仪中实现并提供关键的优势;
 
· 永久校准（无需使用外部黑体源作参考）。
 
由于其独特的数据处理的方式，Telops 的标定具有了独一无二的功能，其他校准方法完全是不可能与之相同。首先，要强调的是 telops 的校准方法是一个全面的和永久的技术，这意味着校标定参数在工厂获取后用户不需要在野外条件下进行黑体测量来确保一个准确的红外测量标定。利用 Telops 的实时处理（RTP）的硬件，一旦焦平面冷却到其工作温度，红外热像仪随时可以提供标定过的定量图像，没有任何繁琐后处理过程。
 
Telops 标定方法的第二个重要的优点方法是，一旦一个完整的标定数据文件在工厂完成，用户可以容易地地创建一个不同的数据文件，以支持不同的镜头，并将该先进性能的方法应用于自己的镜头。只需要数量非常很少的黑体的在受控条件下就可实现此标定的工作。与此相比，多点标定方法需要用户有一系列的黑体并且在非常严格的受控条件下才能完成。
 
Telops 标定方法的第三个重要的优点是方法是其已经包含了对于光学镜头的自身辐射的补偿。这可确保对于很宽的环境温度的非均匀性校正和标定都是有效的，而无需用户参与补偿。
 
最后， Telops 的校准方法最重要的特征，是红外热像仪中的自动曝光控制（AEC）模式时，相机自动地和动态地调整其积分时间的与场景中的辐射相对应，而总是实时提供均匀的和标定过的图像。图 2 显示了热像仪拍摄黑体源设定温度为 25℃的辐射温度的微弱变化（对于单个像素）。
 
图 2:自动曝光控制的例子（AEC）
 
在整个采集过程中，即使曝光时间被动态地改变超过3 倍，相机任仍然能保持一个精确的测量。
 
一个清晰的结果是曝光时间的变化对于标定过的图像上几乎没有影响。事实上，标定仍然适用于所有可能的曝光时间，它只是取决于探测器检测器自身的能力。
 
结论
 
恰当的红外热像仪标定方法是用户从它的测量结果中 提取到有效信息的关键。在这方面，Telops 的标定确保了整洁的和准确的红外图像。它通过自动补偿并且 利用非常不同的方法来改变所获取的数据，而不需要用户来识别甚至去认识他们。Telops 的标定技术的最大优势在于提供了可供决策的红外数据，同时确保热像仪操作的友好性。
 
 
 
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