CN102889932B

CN102889932B - 一种抗强光损伤热像仪及其方法

Info

Publication number: CN102889932B
Application number: CN201210362592.2A
Authority: CN
Inventors: 王向明; 王倩倩; 李鹏; 徐勤蒲; 徐玉惠
Original assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Current assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102889932A

Abstract

本发明的一种抗强光损伤热像仪包括红外镜头、快门和红外探测器，快门连接有驱动快门开闭的驱动电机，还包括FPGA控制器，FPGA控制器包括：图像灰度监测模块、图像比对模块和快门控制模块。抗强光损伤热像仪的抗强光损伤方法是在FPGA控制器探测到多帧图像都含有强光的情况下，控制探测器关闭快门，使强光就无法穿过快门损坏快门后面的成像器件，从而达到保护热像仪的效果。

Description

一种抗强光损伤热像仪及其方法

技术领域

本发明涉及一种抗强光损伤热像仪及其方法。

背景技术

随着热像仪技术的发展，热像仪越来越得到广泛的应用，例如森林防火、油田、机场、水库、边防海防等领域。在某些应用场所，由于很多人对热成像不了解，或者好奇心作怪，想看看将热像仪对着高温物体会有什么反应或出现什么现象，于是将热像仪对准了太阳、电焊弧光、激光等强光源。而一般的热像仪没有防强光照射的装置，仅在表面贴上带有警示语的标贴，由于这些强光源具有极高的热辐射，会造成成像元件的永久损坏，导致设备瘫痪，失去了对目标的监控，造成不必要的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗强光损伤热像仪及其方法，它能够有效防止强光源持续照射，避免强光源对热像仪感光元件的损害。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种抗强光损伤热像仪，包括红外镜头、快门和红外探测器，所述快门连接有驱动快门开闭的驱动电机，还包括FPGA控制器，FPGA控制器包括：

图像灰度监测模块，与红外探测器信号连接，用于将红外探测器输出的每一帧图像信号中的灰度值与预设在图像灰度监测模块中的灰度阈值进行比对，当图像信号的某一区域中出现超出灰度阈值的高灰度值时，将该图像信号传送出去；

图像比对模块，用于接收图像灰度监测模块传送出的图像信号，并将该图像信号前后连续的若干帧图像信号进行比对，当判断出该若干帧图像信号中含有高灰度值的区域连续时，确定有强光摄入，并发出强光信号；以及

快门控制模块，用于在接收到图像比对模块发出的强光信号后控制驱动电机关闭快门。

上述FPGA控制器还包括快门延时开启模块，所述快门延时开启模块连接快门控制模块和驱动电机，用于在快门控制模块控制关闭快门后经延时开启快门。

上述FPGA控制器的控制指令输入端连接有上位机或者监控用控制键盘。

本发明抗强光损伤热像仪的抗强光损伤方法，包括以下步骤：

a.在FPGA控制器中预设灰度阈值，然后FPGA控制器将红外探测器输出的每一帧图像信号中的灰度值与预设的灰度阈值进行比对，监测图像信号的某一区域中是否出现超出灰度阈值的高灰度值，如果是，则进行步骤b，如果否，返回步骤a；

b.将步骤a中监测到的图像信号前后连续的若干帧图像信号进行比对，判断该若干帧图像信号中含有高灰度值的区域是否连续，如果是，则确定有强光摄入，并进行步骤c，如果否,返回步骤a；

c.控制快门关闭。

上述在步骤c后进行步骤d，步骤d为快门关闭设定时间后自动开启快门。

本发明的有益效果是：

能够判断是否在某一区域有连续强光摄入，一旦确定有会强制关闭靶面前的快门，避免强光源直接照在探测器的靶面上，从而避免强光对探测器造成的永久损坏。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

本发明的一种抗强光损伤热像仪，包括红外镜头、快门和红外探测器，快门连接有驱动快门开闭的驱动电机，还包括FPGA控制器，FPGA控制器包括：图像灰度监测模块、图像比对模块和快门控制模块。

图像灰度监测模块与红外探测器信号连接，用于将红外探测器输出的每一帧图像信号中的灰度值与预设在图像灰度监测模块中的灰度阈值进行比对，当图像信号的某一区域中出现超出灰度阈值的高灰度值时，将该强光信号传送出去。

根据红外热成像的原理，在不同的天气环境下采集各种状态下的强光图像，由于热辐射很强烈，经红外探测器成像后强光部分的灰度值比其周围背景的灰度值高，分析不同光强下强光成像部分的像素值，选择需要的灰度值作为灰度阈值T。灰度阈值的选择可以是单点阈值也可以是双阈值，实现方式可以选择内部预设、手动修改和自适应等方式。

采集含有强光的图像，根据选择的阈值对图像进行比对分割。采用以下式子进行表示：

F = (x, y) = \{\begin{matrix} 1 & f (x, y) > = T \\ 0 & f (x, y) < T \end{matrix}

其中F(x,y)表示阈值分割后的图像，f(x,y)表示采集的强光图像，x,y表示像素点的坐标，T是灰度阈值，1表示强光点，0表示背景点，当采集的强光图像的灰度值大于等于阈值T时，认为是强光点，小于阈值T时则归为背景点。

例如：探测器检测到一幅图像，图像为320*240，由于强光部分的灰度值比背景值高出很多，为了分割计算简单快速，将整幅图像减去该图像的平均灰度值T`。

F`(x,y)=f(x,y)-T`

F`(x,y)表示原图像减去平均灰度后的图像。

另外，图像的累加像素值超出内存变量的范围，采用分块计算的方法。首先将图像分成15行10列即150个32*16的像素块，计算每个像素块的灰度累加值，然后求出这150个像素块的灰度累加值的平均灰度累加值即整幅图像的平均灰度值T`。将F`(x,y)的值与灰度阈值T比较，如果比设定的阈值大，将这个像素点标注为1，如果比设定的阈值小，则将这个像素点标注为0。

图像比对模块用于接收图像灰度监测模块传送出的图像信号，并将该图像信号前后连续的若干帧图像信号进行比对，当判断出该若干帧图像信号中含有高灰度值的区域连续时，确定有强光摄入，并发出强光信号。

图像采集模块不断将采集到的图像送入图像对比模块，图像对比模块根据阈值对每帧图像进行比对判断找出强光点并进行标记，然后将其输入到图像区域检测模块。

采用区域连通法对阈值分割法处理完的图像F(x,y)进行连通区域搜索。先判断当前像素点是否是强光点，如果是强光点则判断其上下左右相邻的几个像素是不是强光点，如果周围的点是强光点则把该像素点划到强光区域，如果不是则认为是干扰点，舍去。依次进行上述搜索，并统计连通区域的面积，如果连通区域的面积达到了强光区域的最小面积要求，就认为是强光摄入。

快门控制模块，用于在接收到图像比对模块发出的强光信号后控制驱动电机关闭快门。采用FPGA控制器控制电机驱动芯片BD6221,电机驱动芯片输出电压控制驱动电机关闭或开启快门。

FPGA控制器还包括快门延时开启模块，所述快门延时开启模块连接快门控制模块和驱动电机，用于在快门控制模块控制关闭快门后经延时开启快门。

假设热像仪一不小心对准了太阳，太阳的辐射能量会比周围的其他物体高很多，也就是说太阳的灰度值会比周围的其他物体例如天空高很多，太阳作为一个球体，灰度高的区域肯定是连续的，所以在FPGA控制器探测到多帧图像都是如此的情况下，FPGA控制器控制探测器关闭快门，太阳就无法穿过快门损坏快门后面的成像器件。

另外，还设置FPGA控制器检测到高温目标关闭快门后快门再次开启的时间。首先通过远程提前给延时开启模块设定一个检测到高温物体后快门再次开启的时间，热像仪在旋转的过程中即使不小心检测到高温目标挡片关闭后，在设定的时间后可以自动打开快门，达到即使检测到目标为高温物体也可不必重新加电启动探测器的目的，实现了自动化无人值守；另一个功能，可以将抗强光损伤的功能关闭，即遇到高温目标也不检测。

FPGA控制器的控制指令输入端连接有上位机或者监控用控制键盘。能够通过485总线接收来自上位机或者监控用控制键盘的控制指令，随时对监控设备进行控制。通过上位机或者监控用键盘与处理器通信，设置好合适的抗强光阈值。

c.控制快门关闭。

Claims

1.一种抗强光损伤热像仪，包括红外镜头、快门和红外探测器，所述快门连接有驱动快门开闭的驱动电机，其特征在于，还包括FPGA控制器，所述FPGA控制器包括：

2.根据权利要求1所述抗强光损伤热像仪，其特征在于：所述FPGA控制器还包括快门延时开启模块，所述快门延时开启模块连接快门控制模块和驱动电机，用于在快门控制模块控制关闭快门后经延时开启快门。

3.根据权利要求1所述抗强光损伤热像仪，其特征在于：所述FPGA控制器的控制指令输入端连接有上位机或者监控用控制键盘。

4.一种权利要求1所述抗强光损伤热像仪的抗强光损伤方法，其特征在于，包括以下步骤：

c.控制快门关闭。

5.根据权利要求4所述抗强光损伤热像仪的抗强光损伤方法，其特征在于：在步骤c后进行步骤d，步骤d为快门关闭设定时间后自动开启快门。