CN113670446A - 一种红外热图像去除背景的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外热图像去除背景的方法，通过获取冻结红外热图像，在红外热图像上框选前景目标，并获取目标区域内最高温度有效值、最低温度有效值，将最高温度有效值、最低温度有效值作为判断条件，对红外热图像的温度数组进行判定，实现图像渲染，在最高温度有效值、最低温度有效值范围内的温度数据，进行真实渲染，在最高温度有效值、最低温度有效值范围外的温度数据进行特殊渲染，从而使前景目标与背景层次分明，更容易识别。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种红外热图像去除背景的方法。
背景技术
红外热成像技术的发展，使其在各行各业得到了广泛应用，尤其在疾病诊断领域，热成像医学发展迅速，在各类检测方法中，利用红外对体表温度场进行定量测量并据此判断病情是一大类引起高度关注的方法。
目前医用红外诊断系统简单来说包括独立检查室，布置在独立检查室内的红外热成像设备、用于支撑红外热成像设备上下移动的支撑架，布置在检查室外的可操作显示器及放置可操作显示器的控制台，及相应配套软件，使用时被检查者褪去全身外衣，站立在红外热像仪前方，根据提示进行动作，红外热像仪拍摄下被检查者的红外热图像，并传输至显示器分析软件。此时，分析软件收到的红外测量图片一般是灰度图像，拍摄目标表征不明显，而且人眼能分辨的灰度级只有几十个，极大限制了测量图像的分析和处理，如何将红外图像的背景进行更换，在不损伤图片的主体内容的同时突出拍摄目标，从而提高诊断准确度，是我们要考虑的问题。
发明内容
本发明提供了一种红外热图像去除背景的方法，使前景目标与背景层次分明，更容易识别。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种红外热图像去除背景的方法，具体步骤包括：
（1）获取冻结红外热图像；
（2）采用矩形框选所述红外热图像的目标区域，至少使矩形框的两条边接触于目标边缘；此步骤完成后可获得4个参考温度值，这四个参考温度值分别为：第一个参考温度值为矩形框区域内的最高温度值；第二个参考温度值为目标边缘和矩形框其中一条边接触点温度值；第三个参考温度值为目标边缘和矩形框另外一条边接触点温度值；第四个参考温度值为矩形框区域外的背景的平均温度值；
（3）设置第五个参考温度点；在矩形框内手动添加一参考点，此参考点与目标边缘相接触，并获得第五个参考点的温度值；
（4）计算得出目标区域内最高温度有效值、最低温度有效值；最高温度有效值为目标区域内的最高温度值；最低温度有效值由第二温度值、第三温度值、第五温度值运算后获得，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值为有效温度值，计算这三个温度值的平均温度值作为最低温度有效值，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值的部分或全部为非有效温度值，最低温度有效值不出现，需要返回步骤（2）、（3），微调获得其有效温度值，进而得到最低温度有效值；
（5）传递最高温度有效值、最低温度有效值作为判断条件，对红外热图像的温度数组进行判定，实现图像渲染；在最高温度有效值、最低温度有效值范围内的温度数据，进行真实渲染，在最高温度有效值、最低温度有效值范围外的温度数据进行特殊渲染；
（6）根据图像渲染效果，可以微调最高温度有效值、最低温度有效值，直到达到满意的效果。
作为优选的，所述方法还包括（7）可以选用调色板，对红外热图像进行色彩渲染。
作为优选的，第二温度有效值、第三温度有效值、第五温度有效值的获取方式为：已知背景的平均温度值，设定目标最低温度值与背景平均温度差值为X，当接触点温度与背景平均温差值等于或大于X时，默认为有效值，当温差小于X时，提示为非有效值，需微调获得有效值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本方法可使计算机在较低的计算量下消除背景，保持前景目标完整，使前景目标与背景层次分明，目标更容易识别，用相同颜色级别展示较小的温度范围，相比颜色表现更丰富，细节更明显。
附图说明
图1为本方法步骤（1）示意图。
图2为本方法步骤（2）示意图。
图3为本方法步骤（2）（3）示意图。
图4为本方法步骤（5）示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本方法是基于医用红外诊断系统拍摄的红外热图像为基础，进行去除背景的。目前的医用红外诊断系统都具有独立检查室，且检查室内温湿度恒定，独立检查室的设定及其温湿度恒定主要用于减少甚至消除空气质量、环境辐射、电磁干扰对红外线的影响。
医用红外诊断系统的布置如图1所示，包括独立检查室，在独立检查室的正前方通过支撑架布置有可上下移动的红外热成像设备，还布置有用于展示引导视频的显示屏，在独立检查室的外侧设置有控制台和可操作显示器，保持独立检查室内温度湿度恒定，温度为27℃±0.5℃；湿度为30%±3%，使被检查者状态舒适、不冷、无汗，在室内温湿度恒定的情况下，独立检查室的墙体也会相对保持恒定温度，在理想状体下，墙体温度可以默认为27℃±0.5℃，在诊断系统中，墙体作为背景出现在红外热图像内，如果墙体结构复杂时或者其他情况时，也可以单独设置一面可移动恒温墙体作为背景。
调节独立检查室的温湿度使其达到设定状态，被检查者在充分休息后进入独立检查室，褪去衣物首饰，按照引导视频完成指定动作，医护人员利用配套软件冻结相应动作的红外热图像。引导视频主要用于指导被检查者做出指定动作，方便拍摄，如：保持直立、双臂打开呈180度；保持直立、双臂向上呈60度等等；该软件获得到红外热图像为灰度图像，红外热像仪实际采集到的红外热图像一般都是灰度图像。
由于红外热像仪在传输实时视频的过程中，同时传递有大量的温度数据，需要消耗大量的资源进行运算，因此不便于在实时视频上进行背景去除，在此选用对冻结的红外热图进行操作。另外，试验发现人体红外热图像在某些动作下表征相对更明显，在被检查者进行检查时一般对其特定动作进行冻结拍摄，无需对其全部动作进行实时录制。
一种红外热图像去除背景的方法，具体步骤包括：
（1）获取冻结红外热图像；该红外热图像的背景相对单一的获取方法具体如上所述，利用现有的医用红外诊断系统冻结拍摄而成，当然，也可以让被检查者位于单独且背景单一、温湿度适宜的房间内，手动拍摄获得冻结红外热图像。
（2）采用矩形框选红外热图像的目标区域，至少使矩形框的两条边接触于目标边缘，可通过微调移动矩形框获得最优接触点，从而获得最优目标区域，框选时矩形框的两条边可以相邻也可以不相邻，考虑到微调方便，最好使两条相邻边接触于目标边缘；此步骤完成后可获得4个参考温度值，这四个参考温度值分别为：第一个参考温度值为矩形框区域内的最高温；第二个参考温度值为目标边缘和矩形框其中一条边接触点温度值；第三个参考温度值为目标边缘和矩形框另外一条边接触点温度值；第四个参考温度值为矩形框区域外的背景的平均温度值。
矩形框选的具体操作为：在红外热图像内需要画矩形的地方拖动鼠标左键画矩形，当矩形框为黄色时表示正在画矩形，释放鼠标左键区域选择完成，矩形变为绿色，鼠标放在移动矩形框上，矩形框显示黄色，然后左键拖动即可移动矩形框，此外，鼠标左键点击矩形框，其四周会显示8个控制点(小圆圈)，可以调整矩形框的上下左右的大小和倾斜角度。
（3）设置第五个参考温度点；在矩形框内手动添加一参考点，此参考点与目标边缘相接触,可通过微调移动此参考点在矩形框内的位置，该微调通过点击鼠标右键选择删除或移动来实现，并获得第五个参考点的温度值。
（4）计算得出目标区域内最高温度有效值、最低温度有效值；最高温度有效值为目标区域内的最高温度值；最低温度有效值由第二温度值、第三温度值、第五温度值运算后获得，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值为有效温度值，计算这三个温度值的平均温度值作为最低温度有效值，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值的部分或全部为非有效温度值，最低温度有效值不出现，需要返回步骤（2）、（3），微调获得其有效温度值，进而得到最低温度有效值。
具体的，在五个参考温度点设定后，点击计算，会自动计算得出目标区域内最高温度有效值、最低温度有效值，目标区域内的最高温度值即为最高温度有效值，而第二温度值、第三温度值、第五温度值均为手动选定的目标边缘温度，考虑到可能存在选取不准确使该温度点位于目标边缘之外的情况，需要先对第二温度值、第三温度值、第五温度值进行判定，是否为有效温度值，如果为有效温度值则进行计算，如果单个或两个或三个为非有效值，均需要返回步骤（2）、（3）重新进行微调，从而获得有效温度值。
第二温度有效值、第三温度有效值、第五温度有效值的获取方式为：已知背景的平均温度值，设定目标最低温度值与背景平均温度差值为X，当接触点温度与背景平均温差值等于或大于X时，默认为有效值，当温差小于X时，提示为非有效值，需微调获得有效值。
具体的，在本实施例中，拍摄目标为人体，人体表面温度处于31℃~37.6℃，大量实验表明：人体表面温度，头部温度高于胸部和腰部，胸部、腰部温度高于四肢，其中手、脚趾温度最低，而老人温度相对要低，可以提前利用手持红外热像仪对被检查者头部、四肢温度进行简单测量，确定人体最低温度值；在检查前获取一幅无前景内容的静态背景图，可以获得背景平均温度值；进而获得目标最低温度值与背景平均温度差值为X，选取相应温度点时，会提示该温度点与背景平均温度差值，当差值等于或大于X时，不进行提示，默认为有效值，如果差值小于X时，提示为非有效值，矩形框或第五点位置需微调，进而获取有效值。
（5）传递最高温度有效值、最低温度有效值作为判断条件，对红外热图像的温度数组进行判定，实现图像渲染；在最高温度有效值、最低温度有效值范围内的温度数据，进行真实渲染，在最高温度有效值、最低温度有效值范围外的温度数据进行特殊渲染。
具体的，整个红外热图像为灰度图像，灰度图像上每个像素的颜色值又称为灰度，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0，将最高温度有效值、最低温度有效值作为整个红外热图像的有效温度范围，在其温度范围内的温度数据用256级灰度颜色来表示，在其范围外的温度数据默认用黑色来表示，此时，整个红外热图像的背景为黑色，目标区域内温度数据用256级灰度颜色来表示，相对来说颜色表现更丰富。例如，红外热图像本身温度区间在27℃~38℃之间，整个温度区间用256级灰度颜色来表示，此时，当将有效温度区间限定为36℃~38℃之间后，该区间用256级灰度颜色来表示，用同样灰度颜色表示更少的温度区间，相对颜色更丰富。
（6）根据图像渲染效果，可以微调最高温度有效值、最低温度有效值，返回步骤（2）、（3）或单独返回步骤（5）重复操作，直到达到满意的效果。在本实施例中，最高温度有效值、最低温度有效值自动获取后，通过2种方式表示出来，一种是直接显示为数字状态，一种是以可滑动标尺显示出来，通过拨动上下游离键可以微调最高温度有效值、最低温度有效值。
此外，考虑到人眼对能分辨的灰度级只有几十个，而对彩色的敏感程度高，可以对处理后的灰度图像进行色彩渲染，设置调色板，通过选择不同调色板，对红外热图像进行色彩渲染，其中背景会渲染为同一色彩。在人体热像领域，一般采用彩虹调色板，彩虹调色板对比强烈，不同温度的颜色区分明显，可以辨别细微差异。
Claims (3)
1.一种红外热图像去除背景的方法，其特征在于：具体步骤包括：
（1）获取冻结红外热图像；
（2）采用矩形框选所述红外热图像的目标区域，至少使矩形框的两条边接触于目标边缘；此步骤完成后可获得4个参考温度值，这四个参考温度值分别为：第一个参考温度值为矩形框区域内的最高温度值；第二个参考温度值为目标边缘和矩形框其中一条边接触点温度值；第三个参考温度值为目标边缘和矩形框另外一条边接触点温度值；第四个参考温度值为矩形框区域外的背景的平均温度值；
（3）设置第五个参考温度点；在矩形框内手动添加一参考点，此参考点与目标边缘相接触，并获得第五个参考点的温度值；
（4）计算得出目标区域内最高温度有效值、最低温度有效值；最高温度有效值为目标区域内的最高温度值；最低温度有效值由第二温度值、第三温度值、第五温度值运算后获得，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值为有效温度值，计算这三个温度值的平均温度值作为最低温度有效值，如果第二温度值、第三温度值、第五温度值的部分或全部为非有效温度值，最低温度有效值不出现，需要返回步骤（2）、（3），微调获得其有效温度值，进而得到最低温度有效值；
（5）传递最高温度有效值、最低温度有效值作为判断条件，对红外热图像的温度数组进行判定，实现图像渲染；在最高温度有效值、最低温度有效值范围内的温度数据，进行真实渲染，在最高温度有效值、最低温度有效值范围外的温度数据进行特殊渲染；
（6）根据图像渲染效果，可以微调最高温度有效值、最低温度有效值，直到达到满意的效果。
2.根据权利要求1所述的红外热图像去除背景的方法，其特征在于：所述方法还包括（7）、可以选用调色板，对红外热图像进行色彩渲染。
3.根据权利要求1所述的红外热图像去除背景的方法，其特征在于：第二温度有效值、第三温度有效值、第五温度有效值的获取方式为：已知背景的平均温度值，设定目标最低温度值与背景平均温度差值为X，当接触点温度与背景平均温差值等于或大于X时，默认为有效值，当温差小于X时，提示为非有效值，需微调获得有效值。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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