[发明专利]一种基于劈窗算法下的无人机红外水面测温精度校正方法

说明书

本发明公开一种基于劈窗算法下的无人机红外测温精度校正方法，包括以下步骤：(1)通过无人机上搭载的红外热像仪进行水域水面温度的瞬时测量；(2)在红外热像仪镜头前加置分别加置10.5‑11.3um、11.5‑12.5um的红外滤光片，用以获取这两个波段下的红外辐射通道；(3)无人机飞临目标水域，在同一高度同一飞行路径上分别用步骤(2)中两个不同的滤光片进行测温成像，获取各自通道下的温度；(4)建立劈窗算法红外测温校正模型；(5)船只搭载走航式水质仪对相应水域进行同步实测，利用最小二乘法求解步骤(4)中的参数，从而完成校正。该方法可以显著提升远距离红外测量水面温度的精度，保证了水面温度数据利用的可靠性。

技术领域

本发明属于水面测温技术领域，尤其涉及一种基于劈窗算法下的无人机红外测温精度校正方法。

背景技术

当今时代的各种生产生活都与水息息相关，在开发和利用水体资源的过程中，人类的活动不可避免的会对水体带来污染和破坏。随着社会环保意识的提高，人们对水体的保护要求也越来越高，无论是水库、湖泊以及近海岸水体。而精确地水体温度则为环保、科研、经济等部门提供了有效地帮助及决策。

目前水面的温度接触式测量有使用船只进行水面采集监测或投放浮标且测量区域比较盲目需测取大量的数据进行分析，这两种方式的成本均较大，耗时长且需考虑被测水域的实际情况。利用无人机进行非接触式的测量时是近几年来新兴的测量方式，可有效规避接触式测量带来的问题，但随之的负面问题也出现了，即制约该方法的最大瓶颈为测量精度问题。而本文提出的校正方法可以有效消除大气辐射等因素带来的测温误差问题，大大提高了无人机红外测量水面温度的精度，具有很大的社会实用价值。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提出一种基于劈窗算法下的无人机红外测温精度校正方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于劈窗算法下的无人机红外测温精度校正方法，包括以下步骤：

(1)通过无人机上搭载的红外热像仪进行水域水面温度的瞬时测量；

(2)在红外热像仪镜头前加置分别加置10.5-11.3um、11.5-12.5um的红外滤光片，用以获取这两个波段下的红外辐射通道；

(3)无人机飞临目标水域，在同一高度同一飞行路径上分别用步骤(2)中两个不同的滤光片进行测温成像，获取各自通道下的温度T₁,T₂；

(4)建立劈窗算法红外测温校正模型：

T_S＝A₁·T₁+A₂·T₂

其中A₁,A₂为相关参数，T₁,T₂分别为10.5-11.3um，11.5-12.5um红外滤光片测得的温度，T_S为目标水域校正后真实温度；

(5)船只搭载走航式水质仪对相应水域进行同步实测，利用最小二乘法求解步骤(4)中的参数A₁,A₂，从而完成校正。

进一步的，所述步骤(4)中建立劈窗算法红外测温校正模型的方法如下：

(4.1)建立大气辐射传输模型：

L_toa(λ₁)＝τ(λ₁)·(ε(λ₁)B(λ₁,T)+(1-ε(λ₁))L_atm↓(λ₁))+L_atm↑(λ₁)