CN102291521B - 一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法 - Google Patents

一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法，该方法包括以下步骤：在每一帧的第一列图像数据采集完成之后，将数据马上传输到图像处理系统的存储器中；利用探测器预先设置的图像处理程序进行数据处理，完成部分图像处理任务；图像处理程序计算输出最终结果。本发明基于红外线列探测器的图像数据处理方法充分利用了两列图像数据采样过程中的空闲时间段来完成图像数据处理，减少总的图像数据处理时间，提高红外成像系统的实时性；改变了红外线列探测器图像数据的处理方式，减少了图像数据运算时间，提高了红外成像系统实时性能。

Description

一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法
技术领域
本发明涉及一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法，属于红外线列探测器图像数据处理技术领域。
背景技术
红外线列热像仪是一个扫描成像系统，扫描成像是一个光机电相配合的过程，而图像数据的采集是一个光电转换的过程。每一列数据的采集时间与红外线列探测器阵列水平运动到下一列位置所用的时间相比非常短。也就是说在两列图像数据的采样过程中存在一个较长的空闲时间段。
传统的图像数据处理方法是在整幅图像的数据采集完成后，再对图像数据进行处理，这样的一个图像数据处理流程见附图1。在时间顺序上，扫描成像和数据处理是顺序执行的，各个时间段没有重叠部分。上一个时间段的任务完成后才能进入下一个时间段执行任务，所以图像处理程序的实现也是按照顺序方式执行。根据附图1，设扫描一整幅图像需要时间为 T1，数据读取时间为T2，图像数据处理时间为T3，数据输出时间为T4，对一个实时的图像处理系统来讲，在下一帧图像到来之前，必须完成上一帧图像的处理和传输。因此，必须要求                                               ，在一个实时的图像处理系统中，要求图像数据处理时间尽可能的短，理想情况下，要求图像扫描完成后就输出处理结果。在实际应用中，这种按顺序方式执行的系统，T1、T2、T4总是存在的，T3即使经过图像处理算法优化也存在一个最短的处理时间。所以，对于实时性要求高的系统，顺序执行方式显然不能满足要求，同时图像数据运算时间较长，红外成像系统实时性能差。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法，以解决现有图像数据处理方法图像数据运算时间较长，红外成像系统实时性能差的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法，该方法包括以下步骤：
（1）在每一帧的第一列图像数据采集完成之后，将数据马上传输到图像处理系统的存储器中；
（2）利用探测器预先设置的图像处理程序进行数据处理，完成部分图像处理任务；
（3）后面一列数据到来之后，图像处理程序对本列及前几列的数据进行处理；
（4）在对最后一列数据处理完之后，处理程序完成了部分图像处理任务，得到一个中间结果；
（5）在中间结果的基础上，图像处理程序计算输出最终结果。
本发明基于红外线列探测器的图像数据处理方法充分利用了两列图像数据采样过程中的空闲时间段来完成图像数据处理，减少总的图像数据处理时间，提高红外成像系统的实时性；改变了红外线列探测器图像数据的处理方式，减少了图像数据运算时间，提高了红外成像系统实时性能。
附图说明
图1是本发明红外扫描成像系统传统数据处理方法的时间流程图；
图2是本发明红外扫描成像系统第一帧图像数据处理的时间流程图；
图3是本发明红外扫描成像系统多帧图像数据处理的时间流程图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
红外线列热像仪是一个扫描成像系统，扫描成像是一个光机电相配合的过程，而图像数据的采集是一个光电转换的过程。每一列数据的采集时间与红外线列探测器阵列水平运动到下一列位置所用的时间相比非常短。也就是说在两列图像数据的采样过程中存在一个较长的空闲时间段。
本发明提出的基于红外线列探测器成像原理的图像数据处理方法的核心，就是利用这个空闲时间段来完成图像处理的任务，引入了流水线控制机制，提出了一种图像数据处理的新方法—按列处理方法，减少总的图像数据处理时间，提高红外成像系统的实时性。
经过上面的分析可知，在图像数据的采集过程中，每两列数据采集之间的时间间隔可以利用。因此，可以引入流水线的思想，使图像数据的采集与处理在时间和功能上同时进行。流水线处理思想是：在每一帧的第一列图像数据采集完成之后，将数据马上传输到图像处理系统的存储器中，图像处理程序马上进行数据处理，完成部分图像处理任务。后面一列数据到来之后，处理程序对本列及前几列的数据进行处理。在对最后一列数据处理完之后，处理程序完成了部分图像处理任务，得到一个中间结果。随后在中间结果的基础上，处理程序计算输出最终结果。
对比附图1与附图2可知，t1+t2>T1，图像数据处理的开始时间提前了。“数据传输按列处理”和“线列扫描成像”在时间段内是并行的。显然，应用按列处理方法后，系统的实时性能提高，要求图像数据的处理结果输出在时间上提前，即
Figure 807855DEST_PATH_IMAGE002
。对于某个系统，若应用按列处理方法之后使得上面不等式成立，则称按列处理方法对该系统是有效的。
下面对按列处理过程作多帧分析。如附图3所示，t1+t2=T1，附图3和附图2相比可知：在T1部分时间段内，“线列扫描成像”和“数据传输按列处理”是并行的。附图2所示的流程图是对第一帧图像而言的，对第二帧图像开始按列处理时，已经生成的图像数据的列数为：n=(t1-t2-T1)c/T1。数据处理程序对这n列数据做一次处理，随后对后面的每一列数据按列处理，直至输出处理结果。经过几帧图像处理之后，按列处理方法的时间流程图进入平衡状态。
本发明以288×4红外线列热像仪为例，详细说明上述发明方案的具体实施方式：288×4红外线列热像仪技术参数：扫描一整幅图像的时间为T1=20ms，扫描列数N=750，列周期T=20us，数据读取时间为T2=N*T=15ms，图像数据处理时间为T3=5ms，数据输出时间为T4=5ms。
对一个实时的图像处理系统来讲，在下一帧图像到来之前，必须完成上一帧图像的处理和传输。因此，必须要求
Figure 2011101088389100002DEST_PATH_IMAGE003
。
若按照传统的图像数据处理方法是在整幅图像的数据采集完成后，再对图像数据进行处理，显然是不能满足系统要求的。但是，若采用按列处理的方法，参照附图2 和附图3，图像数据处理和数据读取、数据输出并行处理，在每一帧的第一列图像数据采集完成之后，将数据马上传输到图像处理系统的存储器中，边采集边处理，这样，总的处理时间将小于20ms，满足系统的要求。
本发明基于红外线列探测器的图像数据处理方法充分利用了两列图像数据采样过程中的空闲时间段来完成图像数据处理，减少总的图像数据处理时间，提高红外成像系统的实时性；改变了红外线列探测器图像数据的处理方式，减少了图像数据运算时间，提高了红外成像系统实时性能。

Claims (1)

1.一种基于红外线列探测器的图像数据处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）在每一帧的第一列图像数据采集完成之后，将数据马上传输到图像处理系统的存储器中；
（2）在图像数据采集的同时，利用探测器预先设置的图像处理程序对存储器中的数据进行数据处理，完成部分图像处理任务；
（3）在当前列的后面一列数据到来之后，图像处理程序对当前列及当前列之前经过数据处理的所有列的数据进行一次处理；
（4）在对最后一列数据处理完之后，处理程序完成了部分图像处理任务，得到一个中间结果；
（5）在中间结果的基础上，图像处理程序计算输出最终结果。
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