CN117692615B - 一种基于红外波长的rgb图像通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外波长的RGB图像通信方法，其步骤包括：S10补全波长‑RGB函数S20使用红外波长接收设备捕捉到图像上每个像素点的红外波长；S30将红外波长数据传输到终端；S40将波长数据依照补全后的波长‑RGB图像对应到具体的RGB值；S50将RGB值经过平移、伸缩及卷积变换到可视函数域内，生成新的RGB值；S60将新的RGB值转化为人眼可见的RGB图像转化为人眼可见的RGB图像；S70将RGB图像显示在显示屏。本发明提出了一种新的基于红外波长的RGB图像通信方法，创造性地提出了利用图像变换（平移、伸缩及卷积变换）将人眼不可见的红外光对应到可视域内获取RGB图像的方法。同时利用红外波长数据的传输方式，使图像传输更加稳定，增加通信过程中的鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及图像通信和传输领域，尤其是基于红外波长的RGB图像通信领域。
背景技术
在目前的技术背景下，红外光被红外相机捕获到之后基本都被直接转化为单通道的强度图像，并且将图像信息打包之后传输到接收端。
但单通道的强度图像不利于人眼直接观看，人眼能直接从其中获取到的信息量远远少于三通道RGB彩色图像；在被打包之后进行传输的过程中，图像信息容易泄露和丢失，信息接收端接收到图像的完整性也会受到严重影响。
我们发明了一种方法，能够直接利用补全后的波长-RGB函数，将接收到的红外波长信息生成对应的人眼视域内的RGB彩色图像，从而解决人眼无法直接从红外接收到彩色图像的问题。
通过直接传输红外波长数据取代传统的图像信息，避免了图像被中途截获和采集，也保证了接收端接收到图像的完整性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于红外波长的RGB图像通信方法，可以有效解决无损耗地可视化红外电磁波的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于红外波长的RGB图像通信方法；
所述通信方法主要依赖补全后的波长-RGB函数图像，将红外光波长代入上述图像之后，得出对应的RGB值，将该RGB值通过通讯媒介传输到终端之后，再将接收到的RBG值通过平移、伸缩及卷积变换转化到0到255的范围内，最终将RGB三通道叠加得到彩色图像；
所述补全后的波长-RGB函数由以下步骤得到，包括：
(1)、将原波长-RGB函数图像三条曲线中RGB值恒为0和255的部分移除，在波长-B曲线上横坐标为390nm至410nm段与490nm至500nm段每段取1-2个点，两段曲线共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全410nm至490nm定义域范围内的波长-B曲线；在波长-G曲线上横坐标为450nm至470nm段与580nm至620nm段每段取1-2个点，两段共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全510nm至580nm定义域范围内的波长-G曲线；在波长-R曲线上横坐标为540nm至560nm段与720nm至750nm段每段取1-2个点，两段共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全580nm至640nm定义域范围内的波长-R曲线，使得该段被补全的函数曲线部分的R值大于255；
(2)、在曲线横坐标位于710nm至775nm范围内的原波长-RGB函数曲线上任取n个点拟合为（n-1）次函数，用该函数将波长大于780nm的定义域范围所对应的RGB曲线补全；
所述通讯媒介，其特征在于，包括：
(1)、能够进行远程数据传输；
(2)、存在某种协议，能够将数据分段传输，例如TCP-IP协议；
所述平移、伸缩及卷积变换，其特征在于，包括：
(1)、平移指当铅垂线与补全后的波长-RGB函数曲线作出的所有交点对应的RGB值极差小于或等于255时，将各个交点整体通过纵向平移移动RGB值为0到255的范围之内；
(2)、伸缩指当铅垂线与补全后的波长-RGB函数曲线作出的所有交点对应的RGB值极差大于255时，以其中一点为参考点将各个交点整体通过纵向拉伸，使交点对应的RGB值极差小于或等于255；
(3)、若存在上述两种方法都难以处理的情况，则利用预训练好的深度学习网络对铅垂线与补全后的波长-RGB函数曲线作出的所有交点对应的RGB值进行卷积变换，将RBG值转化到0到255的范围内。
有益效果
本发明提供了一种基于红外波长的RGB图像通信方法，具备以下有益效果：
1、简单易用，本发明所设计的图像通信方法传输的数据为红外波长数据，并不包含额外的强度信息或其他数据，处理过程较简单；
2、兼容性好，本发明所设计的图像通信方法是基于图像各个像素点的整体处理，单一像素点的红外波长数据在传输过程中的数据损坏并不会影响整个RGB图像的呈现效果；
3、数据安全性高，应用本发明所设计的图像通信方法在数据传输的过程中，假使图像通信方法会话通信流被截获和采集，由于传输的是图像各个像素点的红外波长数据，具有很高的数据加密性，并不会导致图像被截获。
附图说明
图1为基于红外波长的RGB图像通信方法的完整流程示意图；
图2为未经补全的原波长-RGB函数映射图像；
图3为经补全后的波长-RGB函数映射图像示意图；
图4为基于红外波长的RGB图像通信方法的完整流程步骤图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一个实施例中，如图4所示，包括以下步骤：
1.补全原有的波长-RGB函数；
(1)、原波长-RGB函数的RGB值映射到0到255之后对应的图像如图1所示，将该图像三条曲线中RGB值恒为0和255的部分移除，取波长-B曲线上横坐标波长为393nm、400nm与495nm共3个点拟合出正态分布函数曲线，补全410nm至490nm定义域范围内的波长-B曲线；取波长-G曲线上横坐标波长为455nm、470nm与600nm共3个点拟合出正态分布函数曲线共3个点拟合出正态分布函数曲线，补全510nm至580nm定义域范围内的波长-G曲线；取波长-R曲线上横坐标波长为544nm、456nm与730nm共3个点拟合出正态分布函数曲线共3个点拟合出正态分布函数曲线，补全580nm至640nm定义域范围内的波长-R曲线，使得被补全的函数曲线部分的RGB值大于255；
(2)、在曲线横坐标位于710nm至775nm范围内的原波长-RGB函数曲线上任取3个点拟合为2次函数，用该函数将波长大于780nm的定义域范围所对应的RGB曲线补全，从而将整个函数的值域扩展到0到255的RGB值的范围之外；
(3)、经补全后的波长-RGB函数映射图像对应的图像如图2所示；
2.使用2400万像素的半画幅红外相机分别捕捉电动汽车、锅炉以燃烧中的蜡烛三个热源物体，获取三幅图像各个像素位置的红外波长数值；
3.使用WIFI通信，依照TCP-IP协议将红外波长数据传输到计算机终端；
4.计算机终端依照经补全后的波长-RGB函数图像，将接收到的三幅图像各个像素点的波长数据分别对应到具体的RGB值；
5.将每幅图像所有像素点对应的RGB值分别经过平移变换和拉伸变换转换到0到255的范围内；
6.将所对应的R、G、B三通道强度值转化为人眼可见的RGB彩色图像；
7.将最终得到三幅RGB彩色图像显示在计算机显示屏上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种基于红外波长的RGB图像通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将原波长-RGB函数图像三条曲线中R、G、B任一值恒为0和255的部分移除，在波长-B曲线上横坐标为390nm至410nm段与490nm至500nm段每段取1-2个点，两段曲线共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全410nm至490nm定义域范围内的波长-B曲线；在波长-G曲线上横坐标为450nm至470nm段与580nm至620nm段每段取1-2个点，两段共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全510nm至580nm定义域范围内的波长-G曲线；在波长-R曲线上横坐标为540nm至560nm段与720nm至750nm段每段取1-2个点，两段共取3个点拟合出正态分布函数曲线，补全580nm至640nm定义域范围内的波长-R曲线，使得该段被补全的函数曲线部分的R值大于255；并在曲线横坐标位于710nm至775nm范围内的原波长-RGB函数曲线上任取n个点拟合为（n-1）次函数，用该函数将波长大于780nm的定义域范围所对应的RGB曲线补全，得到补全后的波长-RGB函数；
S20、使用红外波长接收设备捕捉到图像上每个像素点的红外波长数据；
S30、将步骤S20所述的红外波长数据传输到终端；
S40、将步骤S30所述的波长数据依照补全后的波长-RGB函数图像对应到具体的RGB值；
S50、将步骤S40所述的RGB值经过平移、伸缩及卷积变换到可视函数域内，生成新的RGB值；其中，可视函数域指RGB值为0到255的范围之内；
S60、将步骤S50所述的新的RGB值转化为人眼可见的RGB图像；
S70、将步骤S60所述的RGB图像显示在显示屏。
2.根据权利要求1所述的基于红外波长的RGB图像通信方法，其特征在于，所述的将步骤S30所述的波长数据依照补全后的波长-RGB函数图像对应到具体的RGB值步骤，其中，进一步包括：
(1)、将红外波长对应到补全后的波长-RGB函数图像的横坐标的点上；
(2)、根据步骤（1）所述的横坐标的点作横坐标的铅垂线，与补全后的波长-RGB函数曲线作出交点，取交点对应的RGB值。
3.根据权利要求2所述的基于红外波长的RGB图像通信方法，其特征在于，所述的平移、伸缩及卷积变换到可视函数域内，包括平移变换、伸缩变换、卷积变换三种变换方式：其中，平移变换指当一张图片中所有像素点的红外波长对应的RGB值的极差小于或等于255时，将各个交点整体通过纵向平移移动至RGB值为0到255的范围之内；伸缩变换指当一张图片所有像素点的红外波长对应的交点对应的RGB值的极差大于255时，将各个交点整体通过纵向压缩，使交点对应的RGB值极差小于或等于255；卷积变换指使用预训练的深度学习模型将交点对应的RGB值变换到0到255的范围之内。
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