CN113409415A - 一种基于温度矩阵的红外图像关联显示及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于温度矩阵的红外图像关联显示及其系统，所述方法包括：将AD矩阵转换为温度矩阵；加载温度矩阵数据；加载当前显示画面的实际像素数据；计算每个温度矩阵数据的实际显示面积；设置对照字符数组；基于实际显示面积处理温度矩阵数据，并在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据；本发明解决了热像仪图片格式不兼容问题的同时也解决了大分辨率温度矩阵在显示时因为数据量过大会卡死的问题，提高了显示效率和用户体验。

Description

一种基于温度矩阵的红外图像关联显示及其系统

【技术领域】

本发明属于红外热像仪技术领域，尤其涉及一种基于温度矩阵的红外图像关联显示及其系统。

【背景技术】

红外成像仿真是一门将数字信号处理、计算机视觉、图形学等学科深度交叉的新兴研究方向，旨在结合红外辐射计算、红外系统、图形可视化等技术，将红外成像系统采集能力与计算机的处理能力相结合，从成像机理上来预测传统红外系统性能。由于其迭代速度快、耗时短、成本低，已被广泛采用。采用红外成像技术对电力设备进行温度监测，以其操作方便、间接接触、响应速度快，判断准确、安全性能高和使用范围广等优势，已逐步推广。利用红外成像技术以及智能算法来对变电设备故障进行诊断甚至定位，能更加准确的诊断变电设备故障，降低错误率，提高电网系统的稳定性，做到实时在线诊断和预测，减少人工维护成本，提高我国电网的智能化水平。市面上的红外热像仪在存储一张带温度信息的图片时，存储的实际并不是温度值，而是从红外传感器采集到的AD值矩阵，温度是在实际显示的时候通过软件处理计算得到。这种方法需要额外存储AD转换为温度时的一些测温辅助温感、镜头、辐射率、距离等信息。同时，在呈现图像本身时，不能利用红外图像数据值本身带来附加信息，丢失了呈现时机的呈现效率。本发明在保存为图片时，直接将图片存储为温度矩阵，通过温度矩阵处理，在携带温度数据的同时将温度内容叠加显示在图片上，解决了热像仪图片格式不兼容问题的同时也解决了大分辨率温度矩阵在显示时因为数据量过大会卡死的问题；此外，通过同时提供图片信息和温度内容，提高了显示效率和用户体验。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于温度矩阵的红外图像关联显示及其系统，所述方法包含：

步骤S1：将AD矩阵转换为温度矩阵；

步骤S2：加载温度矩阵数据；

步骤S3：加载当前显示画面的实际像素数据；

步骤S4：计算每个温度矩阵数据的实际显示面积；

步骤S5：设置对照字符数组；

步骤S6：基于实际显示面积处理温度矩阵数据，并在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据；

步骤S7：在检测到图片的显示画面大小发生变化后，重复步骤S5-S6。

进一步的，所述电力设备包括：避雷器、断路器、电流互感器、套管、电压互感器、GIS套管、隔离开关、绝缘子、线夹、变压器、电容器、电抗器、穿墙套管、电力电缆和油枕。

进一步的，所述红外热像仪为一种或多种类型。

进一步的，从适配插件的输出接口中加载温度矩阵数据。

进一步的，从红外热像仪获取AD矩阵数据并加载到显示终端中；将经过处理的温度矩阵数据存放到适配插件的输出接口中。

进一步的，在红外热像仪类型发生变化时，更新适配插件以进行适配。

一种基于温度矩阵的红外图像关联显示系统，其特征在于，包含：显示终端和红外热像仪；所述显示终端中设置有适配插件，所述适配插件用于执行所述基于温度矩阵的红外图像关联显示方法。

进一步的，所述显示终端为多个。

一种基于温度矩阵的红外图像关联显示装置，其特征在于，包含：

一储存单元，配置以储存一应用程序；以及

一处理单元，电性耦接于一输入单元以及该储存单元，该处理单元配置以执行所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法。

一种基于温度矩阵的红外图像关联显示存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储执行所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法的指令。

本发明的有益效果具体包括：(1)通过显示终端插件来实现温度矩阵的显示前转换，解决了热像仪图片格式不兼容问题的，同时也解决了大分辨率温度矩阵在显示时因为数据量过大会卡死的问题；通过数据预计算和关联存储，大大提高了显示速度；(2)将目标对象的呈现和其红外图像温度融合展示，在携带温度数据的同时将温度内容叠加显示在图片上，同时提供图片信息和温度内容，提高了显示效率；(3)能够根据当前显示画面实际尺寸以及温度矩阵精度情况，动态调整温度矩阵数据的显示方式，始终呈现较为精确的数据信息；利用不同字符显示特性在小尺寸情况下阶梯化的呈现温度矩阵数据；(4)根据温度数值区间和画面大小的不同，动态适应性的改变展示方式，能够根据需要来调整所呈现信息，而显示数据加载和存储方式简单，能够适应并支持实时动态变化的呈现需求。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的红外图像及其温度矩阵处理流程示意图。

图2为本发明的已经计算好的文本表示的温度矩阵示意图。

图3为本发明的实际图像数据显示效果示意图。

图4为本发明的实施例中一种叠加显示温度矩阵数据的显示效果示意图。

图5为本发明的实施例中大于第三阈值小于等于第二阈值时的显示效果示意图。

图6为本发明的实施例中大于第二阈值小于等于第一阈值时的显示效果示意图。

图7为本发明的实施例中实际图像数据显示效果示意图。

图8为本发明的实施例中另一种叠加呈现温度矩阵数据时的显示效果示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

市面上的红外热像仪在存储一张带温度信息的图片时，存储的实际并不是温度值，而是从红外传感器采集到的AD值矩阵，温度是在实际显示的时候通过软件处理计算得到。所采集的红外热像图可以是针对电力设备的，从而对电力设备的异常情况做检测，例如：判断该类型的电力设备是否由于温度过高引起故障；所述电力设备包括：避雷器、断路器、电流互感器、套管、电压互感器、GIS套管、隔离开关、绝缘子、线夹、变压器、电容器、电抗器、穿墙套管、电力电缆和油枕等；

本发明所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示系统，包括显示终端和红外热像仪；所述显示终端中设置有适配插件，所述适配插件用于执行所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法；如附图1所示为红外图像关联显示系统对红外图像及其温度矩阵的处理流程示意图

优选的：所述红外热像仪为一种或多种类型；

本发明所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：将AD矩阵转换为温度矩阵；其中：温度矩阵的尺寸为TW*TH；温度矩阵中每一个元素的数值代表红外热像图的图片中对应像素点的实际温度值；附图2示出了已经计算好的文本表示的温度矩阵；

优选的：所述温度矩阵数据精确到小数点后1位；当温度矩阵中元素的数据值小于预设数据值时，将所述元素的数据值设置为默认值；例如：设置默认值为0；通过这样的方式进一步减少后续可能发生的大面积数值显示而降低图像显示效果情况；

优选的：从红外热像仪获取AD矩阵数据并加载到显示终端中；将经过处理的温度矩阵数据存放到适配插件的输出接口中；

步骤S2：加载温度矩阵数据；具体的：从适配插件的输出接口中加载温度矩阵数据；也就是说，不需要去实际适配不同的红外热像仪，只需要对适配插件做加载更新即可；

步骤S3：加载当前显示画面的实际像素数据；其中：显示画面的实际像素尺寸是SW*SH；

优选的：基于用户请求加载当前显示画面的实际像素数据；图片数据可以是提前加载在缓存中的，此时可以根据当前显示画面的尺寸信息来进行实际像素数据的加载；

附图3示出了实际图像数据显示效果，当然该实际图像数据可以提前呈现的当前显示画面中，后续步骤中的温度矩阵数据可以在可用后再叠加显示；

步骤S4：计算每个温度矩阵数据的实际显示面积T；具体为：根据温度矩阵的尺寸和实际像素尺寸计算实际显示面积；设置T＝SW*SH/(TW*TH)；

优选的：所有温度矩阵数据的实际显示面积是相同的；实际显示面积占位一个或者多个像素位置；

优选的：所有温度矩阵数据的实际显示形状是矩形；

步骤S5：设置对照字符数组；具体的：根据实际显示面积设置对照字符数组；不同实际显示面积对应的对照字符数组长度不同；实际显示面积越大，字符数组长度越长，反之亦然；当然可以预设一些默认的对照字符数据，然后根据实际显示面积，选择对应的对照字符数据来设置和使用即可；

优选的：从对照字符数组头部开始到尾部的字符中，字符部分的呈现面积越来越大；例如：字符“■”的呈现面积大于“#”；这样通过温度矩阵数据部分和字符的对照能够在温度数值较高的情况下呈现出较多的白色区域，而在温度数值较低的情况下呈现出较少的白色区域，呈现出较多的图片区域；通过这样的方式，保障了始终呈现较为精确的数据信息；利用不同字符显示特性在小尺寸情况下阶梯化的呈现温度矩阵数据；通过白色区域的变化，即使在数值不明的情况下用户也能够通过阶梯化的灰度变化情况感受到温度的变化；例如：对1024*1024尺寸设置对照字符数组为128；例如：设置对照字符数组为char dc1[128]＝{‘.’,‘#’,‘@’,....“▲”、“◆”、“■”}；

可替换的；字符在最终的叠加显示时，对照字符数组前面的字符的显示颜色较暖，而后面的字符显示颜色较冷；

步骤S6：基于实际显示面积处理温度矩阵数据，并在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据；附图4示出了一种温度矩阵的显示效果；

所述基于实际显示面积处理温度矩阵数据；具体为：判断实际显示面积的数值，如果显示面积大于第一阈值TA，则显示第一温度矩阵数值；其如果大于第二阈值TB小于等于第一阈值TA，则显示第二温度矩阵数值；如果实际显示面积大于第三阈值TC小于等于第二阈值TB，则显示温度矩阵数值除以区分值X后得到索引值后，基于所述索引值从字符数组中查询得到的字符数据；通过这样的方式，根据当前显示画面实际尺寸以及温度矩阵数据精度情况，动态调整温度矩阵数据的显示方式；其中：第一温度矩阵数值等于温度矩阵数据包含小数点及其前后的全部数据值；第二温度矩阵数值等于温度矩阵数据小数点前的全部数据值，而不包含小数点和小数点后的数据值；附图5为大于第三阈值小于等于第二阈值时的显示效果示意图。附图6为大于第二阈值小于等于第一阈值时的显示效果示意图。附图7-8分别为一个实际图像数据在叠加显示前后的显示效果示意图；

可替换的：第一温度矩阵数值等于温度矩阵数据包含小数点后1位的全部数据值；

优选的：区分值X根据温度矩阵数值范围大小设置，数值范围越大则对应的区分值越大，反之亦然；也就是，逐级改变，比如，2,4,8,10；通过这样方式将不同温度值，来自不同设热像仪的数据统一到一致的区间范围内；同时，在范围较小的情况下，通过拉开字符间隔来提高显示灰度阶梯，提高显示效果；

优选的：所述第一阈值>第二阈值>第三阈值；所述第一阈值、第二阈值、第三阈值是预设值；

所述在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据值，具体为：获取矢量图形式的字符数据，字符数据的非字符部分为透明呈现设置，从而在叠加显示时，字符部分叠加在第一层，透过非字符部分能够呈现图片的实际像素数据；字符呈现部分的像素点的灰度值较高(大于预设灰度值，也就是采用白色或者接近白色的方式来呈现字符部分)，从而字符呈现部分能够遮盖位于下一层的图片的实际像素数据；

优选的：在实际显示面积大于第二阈值TB的情况下，在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据值时，根据温度矩阵数据值大小调整在实际显示面积上叠加的边距；在数据值较大时，边距较小，反之亦然；通过这样的方式在不同阈值区间内都形成阶梯化的灰度呈现效果；

优选的：在未检测到图片的显示画面大小发生变化的情况下，预计算不同显示画面的实际像素尺寸所对应的实际显示面积，为其设置对照字符数组，并处理温度矩阵数据；最后以实际显示面积为单位，将图片的实际像素数据和对应的经处理的温度矩阵数据关联存储；当步骤S7中检测到发生变化后，从关联存储中加载相应的预计算数据并进行显示；通过这样的关联存储方式，能够大大提高显示的速度；

步骤S7：在检测到图片的显示画面大小发生变化后，重复步骤S5-S6；通过检测和重复来刷新显示画面，在刷新的过程中，如果显示画面变大，那么可能之前的字符显示部分就变成了数值显示，用于可以清楚的看清温度数值，类似通过放大的方式来看清，实际上此时，显示内容时发生变化了，在缩小显示画面大小时，数值可能变成不同占位大小的字符，用户可以通过白色区块大小的变化来整天观察整个图片中目标对象的温度和目标对象形态的结合信息展示；

可以利用被设计用于进行在此所述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、场可编程门阵列信号(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散的硬件组件或者其任意组合而实现或进行所述的各个例示的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但是作为替换，该处理器可以是任何商业上可获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合，多个微处理器、与DSP核协作的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。集合本公开描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入在硬件中、处理器执行的软件模块中或者这两种的组合中。软件模块可以存在于任何形式的有形存储介质中。可以使用的存储介质的一些例子包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬碟、可移动碟、CD-ROM等。存储介质可以耦接到处理器以便该处理器可以从该存储介质读取信息以及向该存储介质写信息。在替换方式中，存储介质可以与处理器是整体的。软件模块可以是单个指令或者许多指令，并且可以分布在几个不同的代码段上、不同的程序之间以及跨过多个存储介质。

所述的功能可以按硬件、软件、固件或其任意组合而实现。如果以软件实现，功能可以作为一个或多个指令存储在切实的计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是能被计算机访问的任何可用存储介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来承载或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。另外，所传播的信号不被包括在计算机可读存储介质的范围内。计算机可读介质还包括通信介质，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。连接例如可以是通信介质。例如，如果软件使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外线、无线电、以及微波之类的无线技术来从web网站、服务器、或其它远程源传输，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外线、无线电、以及微波之类的无线技术被包括在通信介质的定义中。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。替换地或另选地，此处描述的功能可以至少部分由一个或多个硬件逻辑组件来执行。例如，可使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、程序专用的集成电路(ASIC)、程序专用的标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

因此，计算机程序产品可以进行在此给出的操作。例如，这样的计算机程序产品可以是具有有形存储(和/或编码)在其上的指令的计算机可读的有形介质，该指令可由一个或多个处理器执行以进行在此所述的操作。计算机程序产品可以包括包装的材料。

软件或指令也可以通过传输介质而传输。例如，可以使用诸如同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线(DSL)或诸如红外、无线电或微波的无线技术的传输介质从网站、服务器或者其他远程源传输软件。

此外，用于进行在此所述的方法和技术的模块和/或其他适当的手段可以在适当时由用户终端和/或基站下载和/或其他方式获得。例如，这样的设备可以耦接到服务器以促进用于进行在此所述的方法的手段的传送。或者，在此所述的各种方法可以经由存储部件(例如RAM、ROM、诸如CD或软碟等的物理存储介质)提供，以便用户终端和/或基站可以在耦接到该设备或者向该设备提供存储部件时获得各种方法。此外，可以利用用于将在此所述的方法和技术提供给设备的任何其他适当的技术。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，所述方法包含：

步骤S1：将AD矩阵转换为温度矩阵；

步骤S2：加载温度矩阵数据；

步骤S3：加载当前显示画面的实际像素数据；

步骤S4：计算每个温度矩阵数据的实际显示面积；

步骤S5：设置对照字符数组；

步骤S6：基于实际显示面积处理温度矩阵数据，并在图片的实际显示面积上叠加显示对应的经处理的温度矩阵数据；

步骤S7：在检测到图片的显示画面大小发生变化后，重复步骤S5-S6。

2.根据权利要求1所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，所述电力设备包括：避雷器、断路器、电流互感器、套管、电压互感器、GIS套管、隔离开关、绝缘子、线夹、变压器、电容器、电抗器、穿墙套管、电力电缆和油枕。

3.根据权利要求2所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，所述红外热像仪为一种或多种类型。

4.根据权利要求3所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，从适配插件的输出接口中加载温度矩阵数据。

5.根据权利要求4所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，从红外热像仪获取AD矩阵数据并加载到显示终端中；将经过处理的温度矩阵数据存放到适配插件的输出接口中。

6.根据权利要求5所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法，其特征在于，在红外热像仪类型发生变化时，更新适配插件以进行适配。

7.一种基于温度矩阵的红外图像关联显示系统，其特征在于，包含：显示终端和红外热像仪；所述显示终端中设置有适配插件，所述适配插件用于执行权利要求1-6中任一项所述基于温度矩阵的红外图像关联显示方法。

8.根据权利要求7所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示系统，其特征在于，所述显示终端为多个。

9.一种基于温度矩阵的红外图像关联显示装置，其特征在于，包含：

一储存单元，配置以储存一应用程序；以及

一处理单元，电性耦接于一输入单元以及该储存单元，该处理单元配置以执行权利要求1-6任一项所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法。

10.一种基于温度矩阵的红外图像关联显示存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储执行权利要求1-6任一项所述的基于温度矩阵的红外图像关联显示方法的指令。

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