一种热红外高光谱成像仪盲元检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种热红外高光谱成像仪盲元检测装置和方法，本发明专利技术装置包括黑体控制器、标准黑体、热红外高光谱成像仪和计算机模块，该装置通过步骤(1)将热红外高光谱成像仪对准标准黑体并充满视场，通过黑体控制器将标准黑体温度设置为N个不同的温度，待温度稳定后发射的辐射光被热红外高光谱成像仪接收，计算机模块控制热红外高光谱成像仪采集N组数据；(2)将N组数据按照温升进行波段叠加，生成温升黑体热红外高光谱数据；(3)采集非盲元温升光谱，通过光谱匹配途径进行盲元检测，标记盲元生成盲元检测结果。本发明专利技术从光谱维角度考虑实现热红外高光谱成像仪的盲元高精度检测，对热红外高光谱成像仪定标和数据预处理具有重要的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于遥感探测与成像光谱仪定标领域，特别涉及一种热红外高光谱成像仪盲元检测的装置和方法。
技术介绍
由于红外探测元器件铸造工艺或环境变化原因，热红外高光谱图像会普遍存在盲元，盲元的存在对线阵推扫的热红外高光谱成像仪图像质量造成严重影响，对辐射定标精度也会造成影响。因此在图像辐射校正前盲元检测是必要环节，盲元的检测好坏直接影响图像后续的数据处理和图像质量评价。目前盲元检测的方法包括基于实验室定标法和基于场景的方法，这些检测方法多针对单波段的面阵红外图像进行检测处理，多为基于图像空间维度的检测，热红外高光谱成像仪是目前高光谱成像研究的前沿载荷，在同一个红外焦平面实现几百个波段成像，盲元的存在对这成像方式图像质量造成严重影响，基于整图的检测和数据处理并不一定适用。因此，还需要研究针对热红外高光谱成像仪盲元检测的特定装置和算法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：提供一种适用于热红外高光谱成像仪盲元检测的装置和方法，该方法从光谱维角度进行检测，解决了目前热红外高光谱成像仪盲元检测的难题。一种适用于热红外高光谱成像仪盲元检测的装置由黑体控制器、标准黑体、热红外高光谱成像仪和计算机模块组成，黑体控制器与标准黑体连接，计算机模块与热红外高光谱成像仪连接，热红外高光谱成像仪视场对准标准黑体；黑体控制器设定标准黑体温度，标准黑体发出热红外辐射，热红外高光谱成像仪接收热红外辐射，计算机模块控制成像仪进行数据采集，获得8-12.5μm热红外各个波段的热红外辐射数据，改变标准黑体的温度，如此往复，获取不同温度下的8-12.5μm热红外辐射数据，基于该装置实现热红外高光谱成像仪数据的盲元检测，。基于本装置的适用于热红外高光谱成像仪盲元检测的方法，包括以下步骤：1：将热红外高光谱成像仪对准黑体并充满视场，通过黑体控制器将黑体温度设置为N个(N≥30)不同的温度，待温度稳定后计算机模块控制成像仪采集N组数据；1.1连接好盲元检测装置，将热红外高光谱成像仪对准黑体并充满视场，热红外高光谱成像仪探测单元大小为X×Y，空间维像元数目为X个，光谱维为Y个即成像后图像波段数为Y个；1.2通过黑体控制器设置黑体初始温度为T1，待温度稳定后计算机模块控制热红外高光谱成像仪采集存储一组数据，数据采集行数大于300行；1.3通过黑体控制器设置调节温度，调节温度的大小为ΔT,ΔT≤5℃，待温度稳定后计算机模块控制热红外高光谱成像仪采集存储新的一组数据，如此重复N次(N≥30)，成像光谱仪获取N不同的温度下的黑体辐射数据。2：将采集获取的N组数据按照温升进行波段叠加，生成温升黑体高光谱数据；2.1将采集获取的每组数据进行平均处理，平均后的图像大小为X×Y，每个像元的值D为：式中，Di为平均后第i个像元的值，m为图像采集的行数，di为第j行第i个像元值。通过平均处理获取了N个大小为X×Y的不同温度图像：T1B(T)X×Y,T＝T1,…,…TN(T1<T2<<TN)2.2将采集获取的N组数据按照温升进行波段叠加，生成温升黑体高光谱数据，图3左图为温升黑体高光谱数据示意图，数据的空间维大小为X，光谱维大小为Y，温度维为N，提取左图黑点一个像元的温升光谱，如右图，横轴代表温度，纵轴代表像元的DN值；3：采集正常像元温升光谱，通过光谱匹配途径进行盲元检测，标记盲元生成盲元检测结果。3.1采集温升黑体热红外高光谱数据中正常像元温升光谱，对所采集的光谱求平均，得到平均后的温升光谱，记为参照光谱r＝(r1，…，rN)3.2计算参照光谱与温升黑体热红外高光谱数据所有像元的光谱角，计算公式为式中，t为温升黑体热红外高光谱数据某个像元光谱曲线，设定光谱角经验阈值分别为λ，进行盲元判别：3.3计算将检测结果正常像元所有波段求平均，计算每行图像的均值μ和标准差σ，对每行所有像元进行判断式中，i代表第i行图像，对应成像后的第i个波段3.4将3.2和3.3检测的盲元累加合并进行标记，生成盲元检测结果，完成盲元检测。通过以上方法，本专利技术可以实现热红外高光谱成像仪探测单元的盲元高精度检测，从光谱维角度出发的检测方法可以有效避免常规方法漏检和虚检的不足，本方法大幅度提高了盲元检测精度。附图说明图1是热红外高光谱成像仪盲元检测的装置示意图，图中装置包括黑体控制器1、标准黑体2、热红外高光谱成像仪3和计算机模块4。。图2是热红外高光谱成像仪盲元检测的操作流程。图3是温升热红外高光谱数据示意图。图4是热红外高光谱温升曲线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。图1描述了一种适用于热红外高光谱成像仪盲元检测的装置的组成结构图，该装置由黑体控制器1、标准黑体2、热红外高光谱成像仪3和计算机模块4组成，按照图示连接该装置，黑体控制器1和标准黑体2连接，热红外高光谱成像仪3和计算机模块4连接，标准黑体2和热红外高光谱成像仪3进行对准，其中：(1)黑体控制器1实现对标准黑体的温度控制，调节黑体至不同温度；(2)标准黑体2是热辐射的标准物体，可以发射稳定的辐射信号，在本装置中合体的辐射视场应大于成像光谱仪视场；(3)热红外高光谱成像仪3是待检测的仪器设备；(4)计算机模块4包含实现数据采集和盲元检测。以下结合图1—图4对热红外高光谱成像仪盲元检测方法进行详细说明。1：成像仪采集50组不同温度的黑体数据1.1按照图1方式连接好盲元检测装置，将热红外高光谱成像仪对准黑体并充满视场，热红外高光谱成像仪探测单元大小为320×256，空间维像元数目为320个，光谱维为256个即成像后图像波段数为256个；1.2通过黑体控制器设置黑体初始温度为-10℃，待温度稳定后计算机模块控制热红外高光谱成像仪采集存储一组数据，数据采集行数为300行；1.3通过黑体控制器设置调节温度，升高温度大小为2℃，待温度稳定后计算机模块控制热红外高光谱成像仪采集存储新的一组数据，如此重复49次，成像光谱仪共获取50个不同的温度下的黑体辐射数据，温度范围为0-98℃，2℃间隔。2：温升黑体热红外高光谱数据生成2.1将采集获取的每组数据进行平均处理，平均后的图像大小为320×256，每个像元的值D为：式中，Di为平均后第i个像元的值，di为第j行第i个像元值。通过平均处理获取了50个大小为320×256的不同温度图像。2.2将采集获取的50组数据按照温升进行波段叠加，生成温升黑体热红外高光谱数据，图3温升黑体热红外高光谱数据示意图，数据的空间维大小为320，光谱维大小为256，温度维为50，提取左图黑点一个像元的温升光谱，如图4，横轴代表温度，纵轴代表像元的DN值；3：利用基于光谱匹配策略进行盲元检测3.1采集温升黑体高光谱数据中正常像元温升光谱，对所采集的光谱求平均，得到平均后的温升光谱，记为参照光谱r＝(r1，…，rN)。3.2计算参照光谱与温升黑体高光谱数据所有像元的光谱角，计算公式为式中，t为温升黑体高光谱数据某个像元光谱曲线，设定光谱角经验阈值为λ＝0.05，进行盲元判别：3.3计算将检测结果正常像元所有波段求平均，计算每行图像的均值μ和标准差σ，对每行所有像元进行判断式中，i代表第i行图像，对应成像后的第i个波段；3.4将3.2和3.3检测的盲元累加合并进行标记，生成盲元检测结果，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热红外高光谱成像仪盲元检测装置，装置包括黑体控制器(1)、标准黑体(2)、热红外高光谱成像仪(3)和计算机模块(4)，其特征在于，黑体控制器(1)与标准黑体(2)连接，计算机模块(4)与热红外高光谱成像仪(3)连接，热红外高光谱成像仪视场对准标准黑体；黑体控制器(1)设定标准黑体温度，标准黑体(2)发出热红外辐射，热红外高光谱成像仪(3)接收热红外辐射，计算机模块(4)控制成像仪进行数据采集，获得8‑12.5μm热红外各个波段的热红外辐射数据，改变标准黑体(2)的温度，如此往复，获取不同温度下的8‑12.5μm热红外辐射数据，基于该装置从光谱维角度实现热红外高光谱成像仪盲元检测数据的采集。

【技术特征摘要】
2015.12.01 CN 20151086437611.一种热红外高光谱成像仪盲元检测装置，装置包括黑体控制器(1)、标准黑体(2)、热红外高光谱成像仪(3)和计算机模块(4)，其特征在于，黑体控制器(1)与标准黑体(2)连接，计算机模块(4)与热红外高光谱成像仪(3)连接，热红外高光谱成像仪视场对准标准黑体；黑体控制器(1)设定标准黑体温度，标准黑体(2)发出热红外辐射，热红外高光谱成像仪(3)接收热红外辐射，计算机模块(4)控制成像仪进行数据采集，获得8-12.5μm热红外各个波段的热红外辐射数据，改变标准黑体(2)的温度，如此往复，获取不同温度下的8-12.5μm热红外辐射数据，基于该装置从光谱维角度实现热红外高光谱成像仪盲元检测数据的采集。2.一种基于权利要求1所述热红外高光谱成像仪盲元检测装置的热红外高光谱成像仪盲元检测的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将热红外高光谱成像仪对准黑体并充满视场，通过黑体控制器将黑体温度设置为N个，N≥30，不同的温度，待温度稳定后计算机模块控制成像仪采集N组数据；(2)将采集获取的N组数据按照温升进行波段叠加，生成温升黑体热红外高光谱数据；数据生成具体步骤如下：(2-1)将采集获取的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长兴，谢锋，刘成玉，邵红兰，刘智慧，杨贵，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31