CN202916878U - 红外热图像处理系统 - Google Patents

Abstract

红外热图像处理系统，包括通过通信接口模块依次连接的红外探测器、处理主机及显示装置；处理主机包括图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元以及通过系统总线分别与图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元连接的存储单元；图像读取单元通过通信接口模块与红外探测器及显示装置连接，用于读取红外探测器的图片信息并将图片信息存储于存储单元；图像边缘检测单元用于将图像进行边缘确定并存储于存储单元中；图像识别/处理单元通过通信接口模块与显示装置连接，用于对图像进行处理/识别。本实用新型采用图像边缘检测单元对图像进行边缘识别，去除人为操作所引入的边框及背景噪声，减少处理图像时的噪声干扰。

Description

红外热图像处理系统

技术领域

本实用新型属于图像数据处理技术领域，尤其涉及一种红外热图像数据处理系统。

背景技术

自然界中，所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射，利用探测器测定目标物体本身和背景之间的热辐射差异，可以得到不同的红外热图像。红外热图像就是利用红外热成像技术探测目标物体的红外辐射，然后通过光电转换、信号处理等手段生成的目标物体的温度分布图像。同一目标物体的红外热图像与可见光图像不同，它并不能为人眼所能直观看到，而是目标物体表面温度分布图像，亦即，红外热图像是将人眼不能直接看到的目标物体的表面温度转化为人眼可以看到的表征目标物体表面温度分布的热图像。

红外探测器可以收集、记录目标物体（地物）辐射出来的人眼看不到的热红外辐射信息，利用这种热红外信息可以识别目标物体以及反演目标物体及周围环境的特征参数（如温度、发射率、湿度、热惯量等），从而获取目标物体及环境的热状况信息，推断其特征及其与环境相互作用的过程。用红外探测器观察外界景物时，可获得表征景物温度分布的红外热图像及同步产生的温标条，通过对温标条所示温度范围的确定，可以进一步读取出相应红外热图像中各像素所对应的实际温度。由于可以辅助人眼识别，目前红外探测器成像技术在军事和民用等许多领域已获得日益广泛的应用。

然而市面上成熟的红外热图像处理系统大多受限于器件本身，需依附于特定型号的红外探测器并只能对该探测器输出的特殊格式的红外热图像进行处理，通用性很差，导致一般红外热图像的处理及研究具有很大的局限性。而且，红外热图像处理系统在对由不同红外探测器得到的红外热图像及温标条进行处理时，常会因为图像边框或背景而影响图像信息的提取和温度的识别，因此，如何在红外热图像读取及处理时避免非目标物体背景产生干扰是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以减少背景干扰的红外热图像处理系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

红外热图像处理系统，包括通过通信接口模块依次连接的红外探测器、处理主机及显示装置；其中，处理主机包括图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元以及通过系统总线分别与图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元连接的存储单元；图像读取单元通过通信接口模块与红外探测器及显示装置连接，用于读取红外探测器的图片信息并将图片信息存储于存储单元；图像边缘检测单元用于将从存储单元读取的图像进行边缘确定并存储于存储单元中；图像识别/处理单元通过通信接口模块与显示装置连接，用于对图像进行处理/识别。

本实用新型的通信接口模块为串行通信接口模块。

本实用新型的图像读取单元包括通过系统总线依次连接的信息读取模块和信息存储模块，所述信息读取模块通过系统总线与所述通信接口模块连接，用于从所述红外探测器读取图片信息，并将原始图像通过显示装置显示；所述信息存储模块通过系统总线与所述存储单元连接，用于将所述信息读取模块读取到的图片信息的原始信息和灰度化后的信息存储于所述存储单元中。

本实用新型的图像边缘检测单元包括通过系统总线依次连接的角点扫描模块和边缘标识模块，所述存储单元通过系统总线分别与所述角点扫描模块和边缘标识模块连接；所述角点扫描模块对从所述存储单元读取的灰度图进行扫描，寻找图像中出现灰度和梯度变化极大值的区域，在找到的区域中选取位于图像的四个角位置的区域并标记为角点，将位于该4个角点内的图像设定为有效图像区域；所述边缘标识模块筛选出每一个角点中最靠近有效图像区域几何中心的一个像素，将该像素设定为起始像素，用于确定图像的边缘。

本实用新型的图像识别/处理单元包括各自通过系统总线分别与所述存储单元连接的二维滤波模块、温度识别模块、直方图操作模块、边沿检测及提取模块。

由以上技术方案可知，本实用新型由红外探测器、处理主机和显示装置构成，处理主机包括图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元以及存储单元，在对图像进行处理之前，先由处理主机的图像边缘检测单元对图像进行边缘识别，去除人为操作所引入的边框及背景噪声，可以较好地保存图片原有的信息，减少处理图像时的噪声干扰，而且存储单元可以实现各个单元或模块任意顺序操作结果的存储，更灵活地对图像进行即时处理，通过图像识别/处理单元可以完成常见的红外热图像操作和红外热图像特征提取的工作。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型图像读取单元的结构框图；

图3为本实用新型图像边缘检测单元的结构框图；

图4为本实用新型图像识别/处理单元的结构框图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

用红外探测器观察外界景物可以获得目标物体的温度分布图，红外探测器生成红外热图像的同时会同步产生与当时外界环境温度相对应的温标条。通过读取温标条所示温度范围，可以进一步确定红外热图像中各像素所对应的实际温度。因此红外热图像处理系统在对红外探测器获得的红外热图像进行处理时，需要先读取温标条及其对应温度值范围。

对于常规图片格式的红外热图像来说，大部分红外热图像及温标图像是由红外探测器生成后通过人工手动截取，然后再进行处理，因此在截取时常常会出现图片带有边框或者背景之类的情况，在实际红外热图像处理过程中，这些引入的边框背景会影响信息提取，需要去除。

如图1所示，本实用新型的红外热图像处理系统包括红外探测器1、处理主机A、显示装置6和通信接口模块，该通信接口模块包括第一串行通信接口模块7和第二串行通信接口模块8。红外探测器1通过第一串行通信接口模块7与处理主机A连接，处理主机A通过第二串行通信接口模块8与显示装置6连接。处理主机A也可以通过并行通信接口模块与显示装置6连接。本实用新型的处理主机A包括图像读取单元2、图像边缘检测单元3、图像识别/处理单元4及存储单元5。

红外探测器1获得目标物体的温度分布图及温标条后，将图片信息输出。由处理主机A中的图像读取单元2读取红外探测器1所获取的图片信息，图像读取单元2通过第一串行通信接口模块7与红外探测器1相连，本实用新型的第一串行通信接口模块7可以是USB数据传输模块或者无线数据传输模块等用于进行红外探测器1与图像读取单元2之间的数据传输的通信模块。

同时参照图2，图像读取单元2包括信息读取模块21及信息存储模块22，信息读取模块21通过系统总线分别与第一串行通信接口模块7和第二串行通信接口模块8连接；信息存储模块22通过系统总线分别与信息读取模块21和存储单元5连接。信息读取模块21读取红外探测器1输出的图片信息后，将读入的图像与显示装置6的显示区域的大小进行对比，若图像大小大于显示装置6的显示区域，则将图像等比缩小然后通过第二串行通信接口模块8将数据向显示装置6输出，使图像居中显示于显示装置6的显示区域内；若图像大小小于显示装置6的显示区域，则直接将图像居中显示于显示装置6的显示区域内。本实用新型的显示装置6可以是电脑显示器或PDA、平板电脑等便携式个人计算机的显示屏。信息存储模块22将信息读取模块21从红外探测器1得到的图片信息（包括目标物体的温度分布图及温标条）存储于存储单元5中作为原图备份，用于显示原图像的直方图及在用户需要恢复原图像时使用，同时信息存储模块22还将目标物体的温度分布图及温标条灰度化后以单通道存于存储单元5中，灰度图用于测点温度及区域统计时获取温度信息。

如图3所示，图像边缘检测单元3包括角点扫描模块31和边缘标识模块32。角点扫描模块31通过系统总线与存储单元5和边缘标识模块32连接，边缘标识模块32的输出端通过系统总线与存储单元5连接。图像边缘检测单元3从存储单元5中读取目标物体的温度分布图及温标条的灰度图，并分别对目标物体的温度分布图及温标条进行边缘识别。对图片进行边缘识别目的在于过滤人为引入的噪声，减少误差。由于目标物体的温度分布图及温标条是由红外探测器1获得后输出，图像边缘检测单元3读取到的图片有时会带有边框或其它背景，甚至温标条图像不完整，当对图像进行处理时会受到边框或背景等噪声的干扰，从而影响处理结果。为了避免噪声干扰，本实用新型在对图像处理之前先进行图像边缘的识别，以去除干扰。以下以温标条为例来说明图像边缘检测单元3对图像进行边缘识别的过程。

图像边缘检测单元3从存储单元5读取温标条的灰度图后，角点扫描模块31对图像进行扫描，寻找图像中出现灰度和梯度变化极大值的区域，区域的大小可以根据需要预先设定，如设定为2×2个像素或3×3个像素，然后在找到的区域中选取位于图像的四个角位置的区域并标记为角点，将位于该4个角点内的图像设定为有效图像区域。当图像中存在背景或边框时，背景或边框的灰度与有效图像区域的灰度会有较为明显的区别，而且背景或边框区域内的灰度值变化较小，因此当图像中出现灰度和梯度变化极大值区域时，基本可确定为图像的边缘。

边缘标识模块32对角点扫描模块31确定出来的4个角点进行像素筛选，筛选出每一个角点中最靠近有效图像区域几何中心的一个像素，将该像素设定为起始像素，作为图像温度有效矩形区域的四个角的起止位置。同理，当边缘标识模块32对目标物体的温度分布图进行边缘标识时，将所找到的四个角点的起始像素间连线即为图像的边缘。对图像进行边缘标识的原因在于靠近图像边框或者背景附近的像素可能会受到影响出现噪声，因此在找到角点后，在角点区域内再进行一次筛选确定起始像素，将起始像素以外的区域定为无效区域不进行处理，可以更精确地过滤背景或边框噪声。

图像边缘检测单元3将进行边缘识别后的图像存储至存储单元5，图像识别/处理单元4从存储单元5读取经边缘识别后的图像进行处理。如图4所示，图像识别/处理单元4包括各自通过系统总线分别与存储单元5连接的二维滤波模块41、温度识别模块42、直方图操作模块43、边沿检测及提取模块44。图像识别/处理单元4的各模块的功能、结构与现有技术相同，各模块可分别对图像进行相应的处理及识别。二维滤波模块41可对图像整体进行平滑和改善，去除噪声。温度识别模块42可获得图像整体的等温线显示及任意点的温度值及其具体的空间坐标显示以及手动选定红外热图像任一区域中所有像素点对应的温度最大值、最小值以及该区域的平均温度，并可将上述温度特征值与坐标信息通过显示装置6显示出来。直方图操作模块43可以反应灰度图像的灰度分布特征，提高图像的对比度。边沿检测及提取模块44可以实现对图像中特征区域的边沿加强显示，实现易于观测的目的。图像识别/处理单元4根据用户的不同需求对图像进行相应处理后将处理结果存储于存储单元5中，处理结果可以通过显示装置6的显示区域显示出来。

本实用新型在对图像进行处理之前，先由处理主机的图像边缘检测单元对图像进行边缘识别，去除人为操作所引入的边框及背景噪声，可以较好地保存图片原有的信息，减少处理图像时的噪声干扰，摆脱对探测器型号及特定红外热图像格式的依赖，实现了对红外热图像的独立操作和处理。而且存储单元可以实现各个单元或模块任意顺序操作结果的存储，更灵活地对图像进行即时处理。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.红外热图像处理系统，其特征在于：包括通过通信接口模块依次连接的红外探测器、处理主机及显示装置；

其中，所述处理主机包括图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元以及通过系统总线分别与所述图像读取单元、图像边缘检测单元、图像识别/处理单元连接的存储单元；

所述图像读取单元通过通信接口模块与所述红外探测器及所述显示装置连接，用于读取红外探测器的图片信息并将图片信息存储于所述存储单元；

所述图像边缘检测单元用于将从所述存储单元读取的图像进行边缘确定并存储于所述存储单元中；

所述图像识别/处理单元通过通信接口模块与所述显示装置连接，用于对图像进行处理/识别。

2.如权利要求1所述的红外热图像处理系统，其特征在于：所述通信接口模块为串行通信接口模块。

3.如权利要求1所述的红外热图像处理系统，其特征在于：所述图像读取单元包括通过系统总线依次连接的信息读取模块和信息存储模块，所述信息读取模块通过系统总线与所述通信接口模块连接，用于从所述红外探测器读取图片信息，并将原始图像通过显示装置显示；所述信息存储模块通过系统总线与所述存储单元连接，用于将所述信息读取模块读取到的图片信息的原始信息和灰度化后的信息存储于所述存储单元中。

4.如权利要求1所述的红外热图像处理系统，其特征在于：所述图像边缘检测单元包括通过系统总线依次连接的角点扫描模块和边缘标识模块，所述存储单元通过系统总线分别与所述角点扫描模块和边缘标识模块连接；

所述角点扫描模块对从所述存储单元读取的灰度图进行扫描，寻找图像中出现灰度和梯度变化极大值的区域，在找到的区域中选取位于图像的四个角位置的区域并标记为角点，将位于该4个角点内的图像设定为有效图像区域；

所述边缘标识模块筛选出每一个角点中最靠近有效图像区域几何中心的一个像素，将该像素设定为起始像素，用于确定图像的边缘。

5.如权利要求1所述的红外热图像处理系统，其特征在于：所述图像识别/处理单元包括各自通过系统总线分别与所述存储单元连接的二维滤波模块、温度识别模块、直方图操作模块、边沿检测及提取模块。

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