CN103884435A - 一种电子设备红外监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电子设备红外监测系统，包括红外图像采集装置、图像处理装置及存储装置。通过红外图像采集装置采集电子设备在通电工作情况下的红外热图像，通过图像处理装置对图像中的温度数据进行处理，判断电子设备是否存在潜在故障，并迅速找出异常工作区域。本发明通过非接触式的测量，可以在复杂电子设备工作的情况下实现故障监测，判断复杂电子设备是否存在故障，并对故障所在区域提供指向，不仅可以预警，而且对故障分析也具有良好的指向性，应用范围广，可检测多种电子设备，对操作人员的技术要求低，简单易用。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备监测技术领域，尤其涉及一种电子设备红外监测系统。
背景技术
现代社会，人们对电子设备的可靠性、稳定性以及可维修性有了更高的要求，随着现代工业的不断发展，尤其是计算机技术的飞速发展与应用，电子设备的结构越发复杂，设备中不同组成部分的联系越来越紧密，设备中某一部分存在故障往往会引起一系列连锁不良反应。为了提高电子设备的可靠性，故障诊断技术开始出现。传统的故障诊断往往是基于电信号，在检测设备故障时，常要拆卸设备，进行直接接触探测，但是，由于设备结构的复杂性，其中存在测试时接近方式的限制；而且，测试的同时，也可能对设备的涂层、线路等造成破坏。直接接触探测仅适用于结构不太复杂的电子设备，对大型复杂电子设备进行故障诊断定位是比较困难的。
发明内容
本发明的目的在于通过一种电子设备红外监测系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电子设备红外监测系统，其包括红外图像采集装置、图像处理装置及存储装置；
所述红外图像采集装置与图像处理装置连接，用于采集电子设备工作时的红外热图像，并预先采集电子设备正常工作时的红外热图像，输出给图像处理装置和存储装置；
所述图像处理装置与存储装置连接，用于对红外热图像进行包括滤波降噪、目标增强、亮度变换、温度直方图统计、图像配准与减影以及三维温度分布在内的图像处理过程，并将处理结果输出给存储装置；
所述存储装置与红外图像采集装置连接，用于对温度直方图统计结果、图像配准与减影结果以及三维温度分布信息完成统计信息存储。
特别地，所述滤波降噪具体包括：通过均值滤波、中值滤波以及小波变换对红外热图像进行去噪，得到去噪后的图像。
特别地，所述目标增强具体包括：基于USM方法进行图像对比度增强。
特别地，所述亮度变换具体包括：调节整幅图像中像素点的亮度值。
特别地，所述温度直方图统计具体包括：统计图像中各像素点的温度信息，并绘制温度直方图，分析温度信息变化是否异常。
特别地，所述图像配准与减影具体包括：对温度信息变化异常的红外热图像采用基于互信息测度与演化算法的图像配准，与电子设备正常工作时的红外热图像进行减影运算，得出异常区域分布。
特别地，所述基于互信息测度与演化算法的图像配准具体包括：一、对于某一参考图像的待配准图像，定义一个统一的坐标系，以此确定图像间的空间变换形式；二、对参考图像和待配准图像做预处理，并初始化配准参数；三、依据配准参数对待配准图像进行空间几何变换，计算待配准图像与参考图像的互信息值；四、通过演化算法优化配准参数，查找最大互信息值，并迭代执行步骤三和步骤四；五、输出最优化配准参数，再利用灰度插值得到配准图像。
特别地，所述三维温度分布具体包括：将带有温度信息的图像绘制成三维温度分布图。
特别地，所述红外图像采集装置选用红外热像仪。
特别地，所述图像处理装置及存储装置选用计算机。
本发明提供的电子设备红外监测系统通过采集电子设备在通电工作情况下的红外热图像，对图像中的温度数据进行处理，判断电子设备是否存在潜在故障，并迅速找出异常工作区域。本发明通过非接触式的测量，可以在复杂电子设备工作的情况下实现故障监测，判断复杂电子设备是否存在故障，并对故障所在区域提供指向，不仅可以预警，而且对故障分析也具有良好的指向性，应用范围广，可检测多种电子设备，对操作人员的技术要求低，简单易用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电子设备红外监测系统结构框图；
图2为本发明实施例提供的电子设备红外监测系统数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参照图1和图2所示，本实施例中电子设备红外监测系统包括红外图像采集装置101、图像处理装置102及存储装置103。
所述红外图像采集装置101与图像处理装置102连接，用于采集电子设备工作时的红外热图像，并预先采集电子设备正常工作时的红外热图像，输出给图像处理装置102和存储装置103。于本实施例，所述红外图像采集装置101选用红外热像仪。红外热像仪的种类很多，为最大发挥电子设备红外监测系统的性能，实际应用中选用性能相对较高的红外热像仪。
所述图像处理装置102与存储装置103连接，用于对红外热图像进行包括滤波降噪、目标增强、亮度变换、温度直方图统计、图像配准与减影以及三维温度分布在内的图像处理过程，并将处理结果输出给存储装置103。所述存储装置103与红外图像采集装置101连接，用于对温度直方图统计结果、图像配准与减影结果以及三维温度分布信息完成统计信息存储。于本实施例，所述图像处理装置102及存储装置103选用计算机（PC机）。图像处理装置102、存储装置103同为PC机的一部分，红外图像采集装置101通过USB接口（通用串行接口）与图像处理装置102、存储装置103连接。
下面对电子设备红外监测系统工作时的数据处理流程进行详细说明。
步骤S201、电子设备红外图像采集。通过红外图像采集装置采集电子设备工作时的红外热图像，并预先采集电子设备正常工作时的红外热图像，输出给图像处理装置和存储装置。
步骤S202、滤波降噪。通过均值滤波、中值滤波以及小波变换对红外热图像进行去噪，得到去噪后的图像。其中，均值滤波去除由于器件的物理特性以及电子系统的原因，在图像上出现的高斯噪声；中值滤波去除由于存在外界环境的干扰，信号在某一点可能会出现突变形成的脉冲噪声，最后，为提高图像的峰值信噪比，进行小波变换去噪。
步骤S203、目标增强。基于USM（虚光蒙版）方法的图像对比度增强，增强目标在图像中的对比度，为图像配准提供优化素材。USM方法将图像中的像素分为低对比度、中等对比度和高对比度三个部分。对于中等对比度区域像素，增加或者减少较大的数值，对低对比度和高对比度像素增加或减少较小数值，以此增强整幅图像的对比度。
步骤S204、亮度变换。根据图像中整体像素值，对整幅图像像素值增加或者减少一定的值，便于人眼观察。
步骤S205、温度直方图统计。统计采集图像中各像素点的温度信息，并绘制温度直方图，分析温度信息变化是否异常。若温度信息有明显变化，则异常，否则正常。温度信息是否变化明显依据设定的温度变化幅值而定。
步骤S206、图像配准与减影。对温度信息变化异常的红外热图像采用基于互信息测度与演化算法的图像配准，与电子设备正常工作时的红外热图像进行减影运算，得出异常区域分布。其中，基于互信息测度与演化算法的图像配准具体包括：一、对于某一参考图像的待配准图像，定义一个统一的坐标系，以此确定图像间的空间变换形式；二、对参考图像和待配准图像做预处理，并初始化配准参数；三、依据配准参数对待配准图像进行空间几何变换，计算待配准图像与参考图像的互信息值；四、通过演化算法优化配准参数，查找最大互信息值，并迭代执行步骤三和步骤四；五、输出最优化配准参数，再利用灰度插值得到配准图像。
步骤S207、三维温度分布。将带有温度信息的图像绘制成三维温度分布图，便于迅速找出异常区域。
步骤S208、统计信息存储。对温度直方图统计结果、图像配准与减影结果以及三维温度分布信息进行存储。
本发明的机理：由焦耳-楞次定律可知，导体通过电流的时候会发出热量。电子设备在通电工作状态下，每一个元件中都会通过一定的电流，耗能电子元件会发热，具有一定的温度，并产生红外辐射。根据斯忒藩-波耳兹曼定律可知，当电子设备出现故障时，温度就会产生异常，从而使其红外辐射发生变化。因此，可以利用电子设备工作时候的热辐射量来表征电子设备的工作状态。
本发明的技术方案通过采集电子设备在通电工作情况下的红外热图像，对图像中的温度数据进行处理，判断电子设备是否存在潜在故障，并迅速找出异常工作区域。本发明通过非接触式的测量，可以在复杂电子设备工作的情况下实现故障监测，判断复杂电子设备是否存在故障，并对故障所在区域提供指向，不仅可以预警，而且对故障分析也具有良好的指向性，应用范围广，可检测多种电子设备，对操作人员的技术要求低，简单易用。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电子设备红外监测系统，其特征在于，包括红外图像采集装置、图像处理装置及存储装置；
所述红外图像采集装置与图像处理装置连接，用于采集电子设备工作时的红外热图像，并预先采集电子设备正常工作时的红外热图像，输出给图像处理装置和存储装置；
所述图像处理装置与存储装置连接，用于对红外热图像进行包括滤波降噪、目标增强、亮度变换、温度直方图统计、图像配准与减影以及三维温度分布在内的图像处理过程，并将处理结果输出给存储装置；
所述存储装置与红外图像采集装置连接，用于对温度直方图统计结果、图像配准与减影结果以及三维温度分布信息完成统计信息存储。
2.根据权利要求1所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述滤波降噪具体包括：通过均值滤波、中值滤波以及小波变换对红外热图像进行去噪，得到去噪后的图像。
3.根据权利要求2所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述目标增强具体包括：基于USM方法进行图像对比度增强。
4.根据权利要求3所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述亮度变换具体包括：调节整幅图像中像素点的亮度值。
5.根据权利要求4所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述温度直方图统计具体包括：统计图像中各像素点的温度信息，并绘制温度直方图，分析温度信息变化是否异常。
6.根据权利要求5所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述图像配准与减影具体包括：对温度信息变化异常的红外热图像采用基于互信息测度与演化算法的图像配准，与电子设备正常工作时的红外热图像进行减影运算，得出异常区域分布。
7.根据权利要求6所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述基于互信息测度与演化算法的图像配准具体包括：一、对于某一参考图像的待配准图像，定义一个统一的坐标系，以此确定图像间的空间变换形式；二、对参考图像和待配准图像做预处理，并初始化配准参数；三、依据配准参数对待配准图像进行空间几何变换，计算待配准图像与参考图像的互信息值；四、通过演化算法优化配准参数，查找最大互信息值，并迭代执行步骤三和步骤四；五、输出最优化配准参数，再利用灰度插值得到配准图像。
8.根据权利要求7所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述三维温度分布具体包括：将带有温度信息的图像绘制成三维温度分布图。
9.根据权利要求1至8之一所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述红外图像采集装置选用红外热像仪。
10.根据权利要求9所述的电子设备红外监测系统，其特征在于，所述图像处理装置及存储装置选用计算机。
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