技术摘要：
本发明提供一种三波段目标表面温度反演方法，该方法首先通过定标确定红外光电系统的输出值—辐射亮度曲线，然后通过红外光电系统获取目标灰度图像及灰度值，大气光学参数测量系统测量观测路径的大气透过率和程辐射，经计算得到目标三个波段的辐射亮度。测量目标表面材  全部
背景技术：
随着各国空天军事力量的发展，空间攻防能力愈加重要。对于有些隐身飞机，使用 雷达等传统手段无法进行有效的探测和预警。飞机高速飞行过程中，与大气剧烈摩擦产生 气动热，蒙皮温度升高，红外辐射特征明显，因此可通过获取目标红外辐射特征及表面温 度，实现空中目标的识别、跟踪及预警。此外，高超声速飞行器飞行过程中，表面温度急剧升 高，对热防护材料提出了新的考验，准确测量飞行器表面温度，可为高超声速飞行器表面热 防护材料的选型研制提供支撑，因此获得飞行目标的表面温度分布对空天攻防及新型武器 装备的研制和鉴定具有重要的意义。 探测空中目标时，通常观测距离较远，探测器接收到的目标红外辐射能量较低，基 于波长、窄谱的测温方法不再适用，需要研究基于宽波段的红外辐射测温方法。为提高获取 的目标红外辐射能量，通常选用大口径红外光电系统对目标进行跟踪、成像及测温。根据大 气窗口，红外光电系统通常包括短波红外探测器(1～3μm)、中波红外探测器(3～5μm)和长 波红外探测器(8～14μm)三波段中的一种或多种。通过获得目标的灰度图像，根据红外探测 器输出值与辐射亮度的关系，经大气透过率、大气程辐射等参数修正，得到目标的辐射亮 度。 目标的辐射亮度与目标温度和发射率有关，目前由目标在某一波段的辐射亮度值 反演计算目标温度的方法主要有两种：一种是利用普朗克公式直接反演，受测量误差的影 响，不同波段可得到不同的温度值，无法得到目标真实温度值。另一种方法是将传统的双波 长推广到双波段的比色测温法。杨词银等(仪器仪表学报2012  33(8):1882-1888)使用中波 红外相机(工作波段3.7～4.8μm)和长波红外相机(工作波段8～9.2μm)对某大楼墙面进行 了双波段比色测温实验；郑跃瑜(远距离目标红外辐射探测研究,湘潭大学,2015)理论计算 了不同探测距离(0、10、20、50、100、200、500km)时的中波(3～5μm)和长波(8～12μm)双波段 信号比值与温度的关系，结果表明波段信号比值是温度的单调递增函数。上述比色测温法 假定目标为灰体，发射率不随波长变化，而一般情况下目标表面材料的发射率在不同波段 数值不同，因此比色法反演计算得到的温度与真实温度相差较大。 针对现有技术中单波段反演方法误差偏大、比色测温法只适用于目标各波段发射 率基本一致的问题，亟需发展一种三波段协同测温的方法。
技术实现要素：
本发明的主要目的是解决单波段测量测量误差大、双波段比色测温法仅限于发射 率相同或相近的两个波段，均无法开展三波段协同测温的技术问题。 为了解决上述技术问题，本发明提供一种三波段协同测温方法，主要包括如下步 3 CN 111721423 A 说　明　书 2/5 页 骤： S1.红外光电探测系统定标 获取短波红外、中波红外和长波红外三个宽波段下，红外光电探测系统输出值与 辐射亮度或辐射出射度的关系； S2.获取目标图像及初步计算目标在i波段的辐射亮度 使用红外光电探测系统获取目标三个宽波段的图像，并利用S1获得数据，分别计 算目标在i波段下的辐射亮度 其中，i波段为短波、中波、长波； S3.利用大气光学参数获取和修正目标在i波段的辐射亮度 获取红外光电探测系统观测路径上三个波段的大气透过率 和程辐射 对目 标在i波段下辐射亮度 进行修正获得目标真实辐射亮度 S4.获取目标表面材料在i波段的发射率与温度关系函数ε(Ti)； S5.计算目标在i波段的表面温度Ti 根据普朗克公式计算目标在i波段的表面温度Ti 其中，λ为波长，λ1和λ2分别为i波段的起始波长和终止波长； c1为第一辐射常数，c1＝(3.7415±0.0003)×108(W·μm4/m2)； c 为第二辐射常数，c ＝(1.43879±0.00019)×1042 2 (μm·K)。 S6.计算i波段的辐射亮度 占总辐射亮度Lt(Ti)的权重Ai， 总辐射亮度Lt(Ti)根据斯忒藩-玻尔兹曼定律计算 其中，σ为斯特藩-波尔兹曼常数，σ＝5.6697×10-8W/(m2·K4)， S7.计算目标的温度T 相比于现有技术，本发明的有效收益如下所示： 1、本发明为三波段测温反演方法，实现了短波、中波和长波三波段的协同测温，适 用于远距离目标表面红外辐射特性测量分析，包括但并不局限于目标表面辐射出射度、辐 射亮度和温度。 2、本发明充分考虑了目标表面辐射出射度随波长分布特征，融合了短波红外、中 波红外和长波红外这三个波段的温度反演误差，提高了目标表面温度反演精度，并可适应 4 CN 111721423 A 说　明　书 3/5 页 于三波段发射率不同的目标表面温度测量中。 3、本发明不仅适用于三波段测量反演，也可用于两波段或多个宽波段目标表面辐 射亮度和温度反演，具备较好的适应性。 附图说明 图1为本发明实施例中半球形黑体的灰度图像。