CN104266765A - 一种红外热像仪图像的通用处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，包括：a).获取灰度值图像，设待处理的图像为张；b).获取红外热像仪的温度检测范围℃～℃；c).通过公式获取红外图像中每个像素的所对应的温度值；d).求张红外图像中温度的最大值和最小值；e).照公式对红外图像进行归一化处理；f).图像处理，本发明的红外图像通用处理方法，可同时对不同热像仪拍摄的不同格式的图像进行处理、拼接以及数据分析，改变了以往一个厂家的红外图像采用一套处理软件的现状，使得红外热像仪的分析、评价标准更加统一，可公正、客观地反映出被测物体的红外辐射分布特征。

Description

一种红外热像仪图像的通用处理方法

技术领域

本发明涉及一种红外热像仪图像的通用处理方法，更具体的说，尤其涉及一种利用红外图像中灰度值与温度具有一一对应的关系来实现不同格式的红外图像归一化的通用处理方法。 

背景技术

所有温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都可以发射出红外线，红外热像仪就是将物体发出的红外光转变为可见的热图像，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。红外光属于不可见光，为了使热像仪显示出更加直观的彩色图像，对采集的灰度值图像进行了调色处理；红外图像中每个像素点的灰度值与其所代表的温度值具有一一对应的关系，根据图像中每个像素灰度值的大小，来对红外热像进行着色，以直观、形象地显示被测区域的红外辐射分布。

红外热像图在产品检测、医疗、军事、建筑物检测等领域有着广泛的应用。但不同公司生产的红外热像仪图像文件格式不同，所提供给用户的图像处理软件业也不同，这就造成了不同热像仪所拍摄的红外图像互不兼容，不能进行统一规范化处理。处于技术保密的需求，目前并没有红外文件标准，一般没有生产厂家提供的图像处理软件就无法看到红外图像，更谈不上数据分析和处理。

譬如，在建筑能耗的评定过程中，在室内高于室外10℃的情况下，通过采集建筑物外表面的红外热图像，拼接得到整个建筑物外围的红外热图，通过分析红外热图上的红外辐射分布，来分析建筑物是否存在热工缺陷区域，评价建筑是否符合能耗标准等。在评定的过程中，不同建筑物的红外热图可能是通过不同生产厂家的红外热像仪采集的，现在还没有能同时对其进行处理的软件或方法，能识别所有厂家的红外热图，并对其进行图像拼接以及数据分析。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种红外热像仪图像的通用处理方法。

本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：a).获取灰度值图像，设待处理的红外图像数量为                                                张，每张图像的长为个像素、宽为个像素；获取红外热像仪所采集的灰度值形式的红外热图；b).获取红外热像仪的温度检测范围，根据红外热像仪的规格参数，获取红外热像仪的温度检测范围，设红外热像仪的温度测量范围为℃～℃；红外热图的每个像素由8位二进制数据进行存储；c).求取图像的温度信息，对于灰度值红外图像中的每一个像素，均通过公式（1）进行计算：

       （1）

其中，为像素的灰度值大小，为像素对应的温度，1≤≤×；根据公式（1）获取红外图像中每个像素的所对应的温度值，并按照与图像像素的对应关系对温度值进行存储；d).求红外热图的最高和最低温度，根据步骤c)中求取的温度值，首先统计出每幅红外热图的最低和最高温度，=表示编号为的红外热图的最低温度，=表示编号为的红外热图的最高温度；然后通过、求取出张红外图像中温度的最大值和最小值；1≤≤；

e).归一化处理，利用步骤c)中求取的每幅红外图像的像素所对应的温度值，按照公式（2）进行归一化处理：

    （2）

表示第幅红外图像中第个像素归一化处理后的灰度值大小，将不同热像仪拍摄的红外热图归一化，便于进行图像的后续处理；e).图像处理，对于步骤d)中获取的张温度值图像，按照图像拼接方法，将其拼接为完整的图像，以对被测物体的热工特性进行分析。

步骤a)为获取灰度值图像，由于像素的灰度值与其所表征的温度具有一一对应的关系，因此，根据像素的灰度值即可求出其所表征的温度。对于不同类型的红外热像仪，温度检测范围不同；不同热像仪所采集的红外图像，虽然灰度值相同，但其所表征的温度是不同的，这与热像仪的温度检测范围有关，通过公式（1）求取。在将所有图形的灰度值转化为温度值后，为了便于图像的处理和计算，还应通过公式（2）将其转化为8位的灰度值图像；在温度值转化为灰度值的过程中，采用公式（2）最大限度地保证了图像的不失真。

本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，步骤a)在灰度值图像的获取过程中：如果热像仪可以输出灰度值格式的红外热图，则将灰度值图像直接进行输出；如果热像仪不可以输出灰度值格式的红外热图，则利用该热像仪自身的图像处理软件，将每幅红外热图选择为灰度值格式，再将其输出。

本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，步骤a)中所述的待处理的张图像可为不同红外热像仪拍摄的红外热图。

本发明的有益效果是：本发明的红外图像通用处理方法，利用红外热像仪所采集图像的灰度值与被测物体的温度具有一一对应的关系的原理，首先根据红外热像仪的温度测量范围，将红外热像仪的灰度值转化为温度值；然后，根据采集对象的所处的温度区间，将温度值再转化为灰度值，可同时对不同热像仪拍摄的不同格式的图像进行处理、拼接以及数据分析，改变了以往一个厂家的红外图像采用一套处理软件的现状，使得红外热像仪的分析、评价标准更加统一，可公正、客观地反映出被测物体的红外辐射分布特征。

附图说明

图1为本发明的红外热像仪图像的通用处理方法的流程图；

图2为热像仪所拍摄的灰度值格式的红外图像；

图3为采用本发明的红外热像仪图像的通用处理方法将建筑物的红外图像拼接在一起所获取的图像；

图4为利用红外热像仪采集的供热管道所在区域的红外热像图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，通过以下步骤来实现：

a).获取灰度值图像，设待处理的红外图像数量为张，每张图像的长为个像素、宽为个像素；获取红外热像仪所采集的灰度值形式的红外热图；

在该步骤中，如果热像仪可以输出灰度值格式的红外热图，则将灰度值图像直接进行输出；如果热像仪不可以输出灰度值格式的红外热图，则利用该热像仪自身的图像处理软件，将每幅红外热图选择为灰度值格式，再将其输出。所述的待处理的张图像可为不同红外热像仪拍摄的红外热图。如图1所示，给出了热像仪所拍摄的灰度值格式的红外图像的示意图；

b).获取红外热像仪的温度检测范围，根据红外热像仪的规格参数，获取红外热像仪的温度检测范围，设红外热像仪的温度测量范围为℃～℃；红外热图的每个像素由8位二进制数据进行存储；

c).求取图像的温度信息，对于灰度值红外图像中的每一个像素，均通过公式（1）进行计算：

       （1）

其中，为像素的灰度值大小，为像素对应的温度，1≤≤×；根据公式（1）获取红外图像中每个像素的所对应的温度值，并按照与图像像素的对应关系对温度值进行存储；

在对所获取的张红外图像计算的过程中，如果采集图像的热像仪的测温区间为℃～℃，则通过如下公式来计算：

如果采集图像的热像仪的测温区间为℃～℃，则通过如下公式来计算：

因此，通过步骤c)可将不同热像仪采集的红外图像中的像素，转化为所对应的温度。

d). 求红外热图的最高和最低温度，根据步骤c)中求取的温度值，首先统计出每幅红外热图的最低和最高温度，=表示编号为的红外热图的最低温度，=表示编号为的红外热图的最高温度；然后通过、求取出张红外图像中温度的最大值和最小值；1≤≤；

e).归一化处理，利用步骤c)中求取的每幅红外图像的像素所对应的温度值，按照公式（2）进行归一化处理：

    （2）

表示第幅红外图像中第个像素归一化处理后的灰度值大小，将不同热像仪拍摄的红外热图归一化，便于进行图像的后续处理；

该步骤中，通过将图像的温度值再次转化为灰度值图像，实现了不同设备所采集的红外图像的统一化，有利于红外图像的处理。

f).图像处理，对于步骤d)中获取的张温度值图像，按照图像拼接方法，将其拼接为完整的图像，以对被测物体的热工特性进行分析。

如图2所示，给出了热像仪所拍摄的灰度值格式的红外图像，图3为采用本发明的红外热像仪图像的通用处理方法，将同一热像仪或不同热像仪采集的建筑物的红外图像拼接在一起所获取的图像。如图4所示，给出了利用红外热像仪采集的供热管道所在区域的红外热像图，对于室外或建筑物内的供热管网来说，其长度较长，可以对其分段采集红外图像，然后进行拼接。对于室外的供热管道来说，通过分析其红外热像图，可有效地检测出供热管网保温层损坏的区域；对于建筑内的供热管道来说，可以判断出热工缺陷区域。

本发明的红外图像通用处理方法，可同时对不同热像仪拍摄的不同格式的图像进行处理、拼接以及数据分析，改变了以往一个厂家的红外图像采用一套处理软件的现状，使得红外热像仪的分析、评价标准更加统一，可公正、客观地反映出被测物体的红外辐射分布特征。 

Claims (3)

1.一种红外热像仪图像的通用处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).获取灰度值图像，设待处理的红外图像数量为                                               张，每张图像的长为个像素、宽为个像素；获取红外热像仪所采集的灰度值形式的红外热图；

b).获取红外热像仪的温度检测范围，根据红外热像仪的规格参数，获取红外热像仪的温度检测范围，设红外热像仪的温度测量范围为℃～℃；红外热图的每个像素由8位二进制数据进行存储；

c).求取图像的温度信息，对于灰度值红外图像中的每一个像素，均通过公式（1）进行计算：

       （1）

其中，为像素的灰度值大小，为像素对应的温度，1≤≤×；根据公式（1）获取红外图像中每个像素的所对应的温度值，并按照与图像像素的对应关系对温度值进行存储；

d).求红外热图的最高和最低温度，根据步骤c)中求取的温度值，首先统计出每幅红外热图的最低和最高温度，=表示编号为的红外热图的最低温度，=表示编号为的红外热图的最高温度；然后通过、求取出张红外图像中温度的最大值和最小值；1≤≤；

e).归一化处理，利用步骤c)中求取的每幅红外图像的像素所对应的温度值，按照公式（2）进行归一化处理：

    （2）

表示第幅红外图像中第个像素归一化处理后的灰度值大小，将不同热像仪拍摄的红外热图归一化，便于进行图像的后续处理；

f).图像处理，对于步骤d)中获取的张温度值图像，按照图像拼接方法，将其拼接为完整的图像，以对被测物体的热工特性进行分析。

2.根据权利要求1所述的红外热像仪图像的通用处理方法，其特征在于：步骤a)在灰度值图像的获取过程中：如果热像仪可以输出灰度值格式的红外热图，则将灰度值图像直接进行输出；如果热像仪不可以输出灰度值格式的红外热图，则利用该热像仪自身的图像处理软件，将每幅红外热图选择为灰度值格式，再将其输出。

3.根据权利要求1或2所述的红外热像仪图像的通用处理方法，其特征在于：步骤a)中所述的待处理的张图像可为不同红外热像仪拍摄的红外热图。