CN211531186U - 一种红外热成像辅助诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红外热成像辅助诊断系统。包括红外双视场变倍镜头、红外图像采集增强装置、ARM处理装置和外壳，外壳的内部下侧固定有安装座，安装座的上侧安装有所述红外双视场变倍镜头，红外双视场变倍镜头沿左右方向分布，外壳的左侧通口处安装有遮光罩，遮光罩的右端与红外双视场变倍镜头的左端连接，外壳的内部后侧安装有ARM处理装置，外壳的内部右侧安装有红外图像采集增强装置。采用ARM处理器及算法程序解决已有X光探伤检查、医学x光检查、CT检查、核磁共振在的缺陷和不足，提供一种对被测物体进行热成像诊断检查的手段，在图像采集处理过程中进行增强，消除图像上的块状及噪点，并借助PC端后台热成像诊断数据分析软件提出处理措施。

Description

一种红外热成像辅助诊断系统

技术领域

本实用新型涉及红外热成像技术领域，具体为一种红外热成像辅助诊断系统。

背景技术

红外成像是工作在8μm～14μm的长波波段，红外成像原理是感知被观测目标的温度分布形态，经过复杂的软件算法计算复原出图像的过程。从物理学角度分析，被测目标是一个自然的红外辐射源，正常热态分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成不同的热场。当目标某个部位发生异常时，此处的温度一般相应发生变化，表现为温度的升高或降低。据此形成红外热成像图，即通过红外热成像系统采集被测物体的红外辐射，将其转换为数字信号，形成热成像图，利用专业分析软件，由专业人员对热成像图进行分析，判断出温度异常的部位、性质和发热的程度，为诊断处理提供可靠依据。

红外热成像辅助诊断系统是继X光探伤检查、医学x光检查、CT检查、核磁共振等之后的一种全新的辅助诊断方案。在设备运行检测巡检、电路板工作状态诊断、工程热缺陷诊断等方面发挥出独特的应用价值。

综上所述，红外热成像辅助诊断系统利用红外成像可以对被测物体的表面温度分布进行高清晰的实时视频显示，并可以实时显示温度分布区域的温度值，辅助人们进行预防性检查，借助于后台热成像诊断数据分析系统提出预防或处理措施。

实用新型内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本实用新型公开了一种红外热成像辅助诊断系统，采用的技术方案是，包括红外双视场变倍镜头、红外图像采集增强装置、ARM处理装置和外壳，所述外壳的内部下侧固定有安装座，所述安装座的上侧安装有所述红外双视场变倍镜头，所述红外双视场变倍镜头沿左右方向分布，所述外壳的左侧通口处安装有遮光罩，所述遮光罩的右端与所述红外双视场变倍镜头的左端连接，所述外壳的内部后侧安装有所述ARM处理装置，所述外壳的内部右侧安装有所述红外图像采集增强装置，所述红外双视场变倍镜头分别与所述红外图像采集增强装置和所述ARM处理装置电性连接，所述红外图像采集增强装置与所述所述ARM处理装置电性连接，所述ARM处理装置与外部PC终端电性连接。

进一步的，所述ARM处理装置包括安装板II、DM3730处理器、变倍驱动模块、聚焦驱动模块、单向电平转换器、网络接口、TF卡接口、FLASH接口、USB-OTG接口，所述安装板II安装在所述外壳的内部后侧，所述安装板II上分别安装有所述DM3730处理器、所述变倍驱动模块、所述聚焦驱动模块和所述单向电平转换器，所述外壳的右侧分别安装有所述网络接口、所述TF卡接口、所述FLASH接口和所述USB-OTG接口，所述DM3730处理器分别与所述变倍驱动模块、所述聚焦驱动模块、所述单向电平转换器、所述网络接口、所述TF卡接口、所述FLASH接口和所述USB-OTG接口电性连接，所述单向电平转换器与所述红外图像采集增强装置电性连接，所述变倍驱动模块和所述聚焦驱动模块与所述红外双视场变倍镜头电性连接，所述网络接口与所述外部PC终端电性连接。

进一步的，所述红外双视场变倍镜头包括镜头筒、导向杆、丝杠I、聚焦电机、变倍电机、聚焦镀膜镜片组、丝杠II、变倍镀膜镜片组、镜头镀膜镜片组、镜头安装环、聚焦镜安装环、变倍移动块、变倍镜安装环、聚焦移动块、聚焦连接块、变倍连接块，所述镜头筒的安装在所述安装座的上侧，所述镜头筒的内侧左端套接有所述镜头安装环，所述镜头安装环的外侧左端与所述遮光罩内侧的右端套接，所述镜头安装环的内侧安装有所述镜头镀膜镜片组，所述镜头筒的内部右侧分别安装有所述聚焦电机和所述变倍电机，所述聚焦电机位于所述镜头筒的内部下端，所述变倍电机位于所述镜头筒的内部上端，所述聚焦电机的输出轴连接所述丝杠I的一端，所述丝杠I的另一端与所述镜头安装环的右侧下端转动连接，所述变倍电机的输出轴连接所述丝杠II的一端，所述丝杠II的另一端与所述镜头安装环的右侧上端转动连接，所述镜头安装环的右侧前后两端分别与两个所述导向杆的一端连接，两个所述导向杆的另一端均与所述镜头筒的内部右侧连接，所述丝杠I、所述丝杠II和两个所述导向杆相互平行，所述丝杠I上螺纹连接有所述聚焦移动块，所述聚焦移动块的上侧固定有所述聚焦镜安装环，所述聚焦镜安装环的内侧安装有所述聚焦镀膜镜片组，所述聚焦镜安装环的前后两侧均固定有所述聚焦连接块，两个所述聚焦连接块分别与两个所述导向杆滑动连接，所述丝杠II上螺纹连接有所述变倍移动块，所述变倍移动块的下侧固定有所述变倍镜安装环，所述变倍镜安装环的内侧安装有所述变倍镀膜镜片组，所述变倍镜安装环的前后两侧均固定有所述变倍连接块，两个所述变倍连接块分别与两个所述导向杆滑动连接，所述镜头镀膜镜片组、所述变倍镀膜镜片组和所述聚焦镀膜镜片组的中心位于同一直线上，所述变倍镀膜镜片组位于所述镜头镀膜镜片组和所述聚焦镀膜镜片组之间，所述聚焦电机和所述聚焦驱动模块电性连接，所述变倍电机与所述变倍驱动模块电性连接。

进一步的，所述导向杆上安装有两个限位片组，每个所述限位片组包括两个圆形限位片，第一个所述限位片组中的两个圆形限位片位于所述聚焦镀膜镜片组的左右两侧，第二个所述限位片组中的两个圆形限位片位于所述变倍镀膜镜片组的两侧；所述两个限位片组与DM3730处理器连接。

进一步的，所述红外图像采集增强装置包括安装板I、模拟接口、图像采集增强装置、A/D转换装置、读出装置、安装壳，所述安装板I安装在所述外壳的内部右侧，所述安装板I上分别安装有所述模拟接口、所述图像采集增强装置和所述A/D转换装置，所述安装壳位于所述镜头筒的右侧中心，所述安装壳的左侧与所述镜头筒的右侧连通，所述安装壳的内部安装有所述读出装置，所述读出装置与所述A/D转换装置电性连接，所述A/D转换装置与所述图像采集增强装置电性连接，所述图像采集增强装置与所述模拟接口电性连接，所述模拟接口与所述单向电平转换器电性连接。

进一步的，所述图像采集增强装置包括保护壳、图像采集电路、内部触发控制电路、微处理器、8位拨码开关、存储器、串口电路、图像输出电路、开关电路、继电器，所述保护壳安装在所述安装板I上，所述保护壳的内部右侧分别安装有所述图像采集电路和所述内部触发控制电路，所述保护壳的内部后侧分别安装有所述图像输出电路和所述开关电路，所述保护壳的内部下侧分别安装有所述微处理器、所述8位拨码开关、所述存储器、所述串口电路和所述继电器，所述微处理器分别与所述图像采集电路、所述内部触发控制电路、所述8位拨码开关、所述存储器、所述串口电路、所述图像输出电路、所述开关电路和所述继电器电性连接，所述图像采集电路与所述A/D转换装置电性连接，所述图像输出电路与所述模拟接口电性连接。

本实用新型的有益效果：采用ARM处理器及算法程序解决已有X光探伤检查、医学x光检查、CT检查、核磁共振在诊断中的缺陷和不足，提供一种对被测物体进行热成像诊断检查的手段，并借助于后台热成像诊断数据分析软件提出处理措施，在热成像诊断检查方面具有十分广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的正面外部结构示意图；

图2为本实用新型的背面外部结构示意图；

图3为本实用新型的正面外部结构示意图；

图4为本实用新型的侧面内部剖视示意图；

图5为本实用新型的局部区域A放大示意图；

图6为本实用新型的俯视内部结构示意图；

图7为本实用新型的图像采集增强装置内部结构示意图。

图8为本实用新型的红外黑热显示图。

图9为本实用新型的红外白热显示图。

图中：1-红外双视场变倍镜头、101-镜头筒、102-导向杆、103-丝杠I、104-聚焦电机、105-变倍电机、106-聚焦镀膜镜片组、107-丝杠II、108-变倍镀膜镜片组、109-镜头镀膜镜片组、110-镜头安装环、111-聚焦镜安装环、112-变倍移动块、113-变倍镜安装环、114-聚焦移动块、115-限位片组、116-聚焦连接块、117-变倍连接块、2-红外图像采集增强装置、201-安装板I、202-模拟接口、203-图像采集增强装置、20301-保护壳、20302-图像采集电路、20303-内部触发控制电路、20304-微处理器、20305-8位拨码开关、20306-存储器、20307-串口电路、20308-图像输出电路、20309-开关电路、20310-继电器、204-A/D转换装置、205-读出装置、206-安装壳、3-ARM处理装置、301-安装板II、302-DM3730处理器、303-变倍驱动模块、304-聚焦驱动模块、305-单向电平转换器、306-网络接口、307-TF卡接口、308-FLASH接口、309-USB-OTG接口、4-遮光罩、5-外壳、6-安装座。

具体实施方式

实施例1

如图1至图7所示，本实用新型公开了一种红外热成像辅助诊断系统，采用的技术方案是，包括红外双视场变倍镜头1、红外图像采集增强装置2、ARM处理装置3和外壳5，所述外壳5的内部下侧固定有安装座6，所述安装座6的上侧安装有所述红外双视场变倍镜头1，所述红外双视场变倍镜头1沿左右方向分布，所述外壳5的左侧通口处安装有遮光罩4，所述遮光罩4的右端与所述红外双视场变倍镜头1的左端连接，所述外壳5的内部后侧安装有所述ARM处理装置3，所述外壳5的内部右侧安装有所述红外图像采集增强装置2，所述红外双视场变倍镜头1分别与所述红外图像采集增强装置2和所述ARM处理装置3电性连接，所述红外图像采集增强装置2与所述ARM处理装置3电性连接，所述ARM处理装置3与外部PC终端电性连接。

进一步的，所述ARM处理装置3包括安装板II301、DM3730处理器302、变倍驱动模块303、聚焦驱动模块304、单向电平转换器305、网络接口306、TF卡接口307、FLASH接口308、USB-OTG接口309，所述安装板II301安装在所述外壳5的内部后侧，所述安装板II301上分别安装有所述DM3730处理器302、所述变倍驱动模块303、所述聚焦驱动模块304和所述单向电平转换器305，所述外壳5的右侧分别安装有所述网络接口306、所述TF卡接口307、所述FLASH接口308和所述USB-OTG接口309，所述DM3730处理器302分别与所述变倍驱动模块303、所述聚焦驱动模块304、所述单向电平转换器305、所述网络接口306、所述TF卡接口307、所述FLASH接口308和所述USB-OTG接口309电性连接，所述单向电平转换器305与所述红外图像采集增强装置2电性连接，所述变倍驱动模块303和所述聚焦驱动模块304与所述红外双视场变倍镜头1电性连接，所述网络接口306与所述外部PC终端电性连接。

进一步的，所述红外双视场变倍镜头1包括镜头筒101、导向杆102、丝杠I103、聚焦电机104、变倍电机105、聚焦镀膜镜片组106、丝杠II107、变倍镀膜镜片组108、镜头镀膜镜片组109、镜头安装环110、聚焦镜安装环111、变倍移动块112、变倍镜安装环113、聚焦移动块114、聚焦连接块116、变倍连接块117，所述镜头筒101的安装在所述安装座6的上侧，所述镜头筒101的内侧左端套接有所述镜头安装环110，所述镜头安装环110的外侧左端与所述遮光罩4内侧的右端套接，所述镜头安装环110的内侧安装有所述镜头镀膜镜片组109，所述镜头筒101的内部右侧分别安装有所述聚焦电机104和所述变倍电机105，所述聚焦电机104位于所述镜头筒101的内部下端，所述变倍电机105位于所述镜头筒101的内部上端，所述聚焦电机104的输出轴连接所述丝杠I103的一端，所述丝杠I103的另一端与所述镜头安装环110的右侧下端转动连接，所述变倍电机105的输出轴连接所述丝杠II107的一端，所述丝杠II107的另一端与所述镜头安装环110的右侧上端转动连接，所述镜头安装环110的右侧前后两端分别与两个所述导向杆102的一端连接，两个所述导向杆102的另一端均与所述镜头筒101的内部右侧连接，所述丝杠I103、所述丝杠II107和两个所述导向杆102相互平行，所述丝杠I103上螺纹连接有所述聚焦移动块114，所述聚焦移动块114的上侧固定有所述聚焦镜安装环111，所述聚焦镜安装环111的内侧安装有所述聚焦镀膜镜片组106，所述聚焦镜安装环111的前后两侧均固定有所述聚焦连接块116，两个所述聚焦连接块116分别与两个所述导向杆102滑动连接，所述丝杠II107上螺纹连接有所述变倍移动块112，所述变倍移动块112的下侧固定有所述变倍镜安装环113，所述变倍镜安装环113的内侧安装有所述变倍镀膜镜片组108，所述变倍镜安装环113的前后两侧均固定有所述变倍连接块117，两个所述变倍连接块117分别与两个所述导向杆102滑动连接，所述镜头镀膜镜片组109、所述变倍镀膜镜片组108和所述聚焦镀膜镜片组106的中心位于同一直线上，所述变倍镀膜镜片组108位于所述镜头镀膜镜片组109和所述聚焦镀膜镜片组106之间，所述聚焦电机104和所述聚焦驱动模块304电性连接，所述变倍电机105与所述变倍驱动模块303电性连接。

进一步的，所述导向杆102上安装有两个限位片组115，每个所述限位片组115包括两个圆形限位片，第一个所述限位片组115中的两个圆形限位片位于所述聚焦镀膜镜片组106的左右两侧，第二个所述限位片组115中的两个圆形限位片位于所述变倍镀膜镜片组108的两侧；所述两个限位片组115与DM3730处理器302连接。

进一步的，所述红外图像采集增强装置2包括安装板I201、模拟接口202、图像采集增强装置203、A/D转换装置204、读出装置205、安装壳206，所述安装板I201安装在所述外壳5的内部右侧，所述安装板I201上分别安装有所述模拟接口202、所述图像采集增强装置203和所述A/D转换装置204，所述安装壳206位于所述镜头筒101的右侧中心，所述安装壳206的左侧与所述镜头筒101的右侧连通，所述安装壳206的内部安装有所述读出装置205，所述读出装置205与所述A/D转换装置204电性连接，所述A/D转换装置204与所述图像采集增强装置203电性连接，所述图像采集增强装置203与所述模拟接口202电性连接，所述模拟接口202与所述单向电平转换器305电性连接。

进一步的，所述图像采集增强装置203包括保护壳20301、图像采集电路20302、内部触发控制电路20303、微处理器20304、8位拨码开关20305、存储器20306、串口电路20307、图像输出电路20308、开关电路20309、继电器20310，所述保护壳20301安装在所述安装板I201上，所述保护壳20301的内部右侧分别安装有所述图像采集电路20302和所述内部触发控制电路20303，所述保护壳20301的内部后侧分别安装有所述图像输出电路20308和所述开关电路20309，所述保护壳20301的内部下侧分别安装有所述微处理器20304、所述8位拨码开关20305、所述存储器20306、所述串口电路20307和所述继电器20310，所述微处理器20304分别与所述图像采集电路20302、所述内部触发控制电路20303、所述8位拨码开关20305、所述存储器20306、所述串口电路20307、所述图像输出电路20308、所述开关电路20309和所述继电器20310电性连接，所述图像采集电路20302与所述A/D转换装置204电性连接，所述图像输出电路20308与所述模拟接口202电性连接。

本实用新型的工作原理：本装置在使用前接电并通过网络接口306与PC端连接，通过PC端的软件控制装置的聚焦及变倍。当需要聚焦时，PC端发出聚焦指令，DM3730处理器接收到命令后启动聚焦驱动模块304，使聚焦电机104开始运动，聚焦电机104带动丝杠I103旋转，使安装在其上的聚焦移动块114带动聚焦镀膜镜片组106沿导向杆102移动，当触碰到导向杆102上第一个限位片组115上的圆形限位片时，DM3730处理器使聚焦电机104停止只能向反方向移动。同理当需要变倍时，PC端发出变倍指令，DM3730处理器接收到命令后启动变倍驱动模块303，使变倍电机105开始运动，变倍电机105带动丝杠II 107旋转，使安装在其上的变倍移动块112带动变倍镀膜镜片组108沿导向杆102移动，当触碰到导向杆102上第二个限位片组115上的圆形限位片时，变倍电机105停止只能向反方向移动。

目标热辐射信号经过红外双视场变倍镜头1输出到红外图像采集处理装置2，红外图像采集处理装置2中的读出装置205把热辐射信号转换为电信号，其中读出装置205也可成为热电转换装置，转换后的模拟电信号经过A/D转换装置204进入到图像采集增强装置203中，由图像采集增强装置203中的微处理器20304进行图像增强处理，将处理后的图像经过图像输出电路20308输入至ARM处理装置3中，并由ARM处理装置3传输至PC端显示。图像采集增强装置203，是红外图像处理重要装置，其包括微处理器20304采用ALTERA公司的5CEFA5U1917N可编程逻辑阵列，图像增强处理通过微处理器20304中嵌入的软件完成；图像采集电路20302采用AD公司ADV7123采集芯片，图像输出电路20308采用TI公司TVP5147显控芯片，存储器20306采用ISSI公司IS61LV5128大容量RAM，内部触发控制电路20303采用ALTERA公司MAX II 570G的CPLD，8位拨码开关20305采用模拟双列直插拨码开关，继电器20310采用NEC公司的EA2-5，串口电路20307采用MAX3487，开关电路20309采用CAT1161核心器件。

ARM处理装置3，其工作原理是DM3730 302获取来自图像输出电路20308并经单向电平转换305的信号后启动FLASH接口308中FLASH卡驻留的应用程序计算图像特征，同时将图像数据进行编码转换，并通过网络接口306传送至PC端，PC端对数据进行计算并还原出被测目标的温度分布图。DM3730 302包括主频高达1GHz，Cortex-A8和TMS320C64x+DSP Core两部分，512MB FLASH，集成USB2.0、TF卡、CAM数字接口等，工业级，用于处理器运算。单向电平转换305采用SN74AVCH167，单向电平转换芯片，用以实现红外热成像机芯与DM3730 302之间IO的逻辑电平转换。聚焦驱动模块304和变倍驱动模块303采用DRV8837为电机驱动芯片，输出高达1.8A驱动电流。网络接口306采用LAN9221i为网卡专用芯片，支持10M/100M以太网传输，工业级。

图像采集增强装置203中的微处理器20304中嵌入有红外图像增强软件，由于人眼视觉的不确定性，在具体观察一幅图像时可表现为：当图像的特征部分(如边缘或轮廓)映入人眼时，视觉细胞会激励感知；当图像的非特征部分(如灰度变化平缓的区域)映入人眼时，视觉细胞会抑制感知。由于常规图像中边缘两边的灰度差比其他区域的灰度差相对要大，而且信息又总是相关存在的，因此结合人眼视觉细胞的感知特性，提出了基于局部对比度增强的方法。其基本思想是：若像素间空间邻近，灰度差值越小，则激励它们同步点火的能力就越强，使之灰度反差更小，从而平滑图像；若像素间空间邻近，灰度差值越大，则抑制它们同步点火的能力就越强，使之灰度反差更大，从而增强边缘，突出图像的特征信息。

作用于焦平面的辐射照度公式为：E_λ＝A₀d_-2[τ_aλε_λL_bλ(t_o)+τ_aλ(1-α_λ)L_bλ(t_u)+ε_aλL_bλ(t_a)]其中，t_o为被测物体表面温度；t_u为环境温度；t_a为大气温度；ε_λ为表面发射率；α_λ为表面吸收率；τ_aλ为大气的光谱透射率；ε_aλ为大气发射率；A₀为热像仪最小空间张角所对应的目标可视面积；d为该目标到测量仪器之间的距离，通常在一定条件下，A₀d_-2为一常数。由上述公式分析不难看出，每一元N_ij的点火时刻取决于它当前的阈值θ_ij和内部行为U_ij，即若U_ij≥θ_ij，则元点火；若U_ij＜θ_ij，则元不点火。这表明，在元的点火控制中，U_ij起着激励作用，而θ_ij起着抑制作用。基于上述的局部对比度增强的基本思想，对于空间邻近、灰度差值越小所对应的元，则希望加大其激励信号U_ij，而降低其抑制信号θ_ij，以提高它们同步点火的能力。相反，对于空间邻近、灰度差值越大所对应的元，则希望降低其激励信号Ui_j，而加大其抑制信号θ_ij，以控制它们在不同的时刻点火。由此，对其模型提出了如下的改进和选取：

每一元N_ij内部增加了一个侧抑制信号R_ij，作用于变阈值函数的输入端，即：

其中，

是抑制域中元之间的连接权系数；V_R为抑制的放大系数。R_ij的作用是控制和调节元的阈值输出θ_ij。β_ij和

参数的取值分别是基于连接域W_L和侧抑制域W_R所决定的窗口内像素间的灰度差。若取以元N_ij为中心的3×3窗口，即用矩阵

表示元N_ij(位于I22处)及其邻域的像素灰度，则它们的表达式分别为：

其中，avg表示取窗口内的均值；I_max和I_min分别为原图像中最亮和最暗的像素点灰度强度值。由式(5)、式(6)不难看出，若w窗内像素间的灰度差值越小，则β_ij的连接强度就越大，而抑制域中元之间的连接权系数

就越小。反之，则β_ij的连接强度就越小，而抑制域中元之间的连接权系数

就越小。反映在的工作机理上是，当β_ij越大，则Ui_j的激励作用就越大，而R_ij信号的减小导致θ_ij的抑制作用减弱，使之邻域内的元易于被捕获而在同一时刻点火。相反，当β_ij越小，则U_ij的激励作用就越小，而R_ij信号的增大导致θ_ij的抑制作用增强，使之邻域内的元不易于被捕获而在不同时刻点火。若每一元的点火时刻，反映在输出的图像中是对应着不同的灰度值，那么借助内部的激励和抑制作用，使得图像中灰度差值小的像素呈现相同的灰度值，而灰度差值大点的像素呈现更大的灰度差值，既平滑了图像的区域，又突出了图像的边缘、轮廓，最终使输出图像的灰度值分布更具有层次性。

局部直方图均衡化，也称为块重叠直方图均衡化，是一种标准的自适应直方图均衡化方法(AHE)。局部直方图均衡化能够克服全局直方图均衡化难以适应局部灰度分布的缺陷，可以获得较好的对比度增强效果。对于场景深度信息多变且未知的雾天图像，采用局部增强的方法可以在很大程度上减小场景深度在对比度增强效果上的影响，获得较为清晰的增强图像。局部直方图均衡化的基本思想是将直方图均衡化运算分散到图像的所有局部区域，通过局部运算的叠加自适应地增强图像局部信息。

局部直方图均衡化算法具有以下特点：运算复杂度高。该算法属于块重叠直方图均衡化方法，要求对整幅图像每个象素点为中心的子块进行直方图均衡化计算，因此算法的实时性较差，例如，对于大小为640×480的图像，最多要进行30，7200次的直方图均衡计算，难以满足实时要求；计算复杂度与选取子块的大小有关，因为子块直方图的运算量直接关系到整个算法的运算量；子块的大小会影响均衡化的效果，具体来说，移动子块越小，子块所包含的信息量就越少，对比度拉伸的程度则越大；相反，选取较大的移动子块，模板中包含不同场景深度景物的可能性就增大，对比度拉伸程度也随之降低，清晰化效果变差，因此，确定大小适中的移动模板十分关键；对图像边界点的处理。由于处于图像边界附近的象素点，其对应的移动子块的一部分超出图像边界，因此上述算法未加以考虑。解决的办法是以边缘点为中心，用移动子块所包含的有意义(图像边界内)的象素进行直方图均衡计算，再用所得结果替代该点的灰度值。与全局直方图均衡化相比，局部直方图均衡化算法使对每个像素点的对比度拉伸都能考虑其邻域的灰度条件，从而使输入图像的局部信息会因对比度的增强而突显出来，但同时也付出了庞大的运算代价。对核心处理模块的处理能力提出了很高的要求，必须进行进一步的简化。

块重叠直方图均衡化(局部直方图均衡化)由于运算量大，对于运算能力不是很强的硬件平台来说，难以满足实时视频图像处理的要求。与块重叠直方图均衡化相比，非重叠直方图均衡化不但保留了对局部信息的增强，同时也大大降低了计算复杂度。该方法与块重叠直方图均衡化的不同之处是，子块直方图的计算不需要在每个像素上进行，只是在不重叠的固定子块上进行，因此计算量显著减少。可是非重叠直方图均衡化将不可避免地产生块状效应。块状效应是由于相邻子块之间的灰度分布不同而产生直方图均衡变化上的差异，导致子块的边界出现突变的现象，从而导致了视觉上的块状效应。也不能达到理想的效果。

非重叠块状直方图均衡化的方法不仅可以突显图像的局部信息，而且在计算复杂度上远远小于块重叠直方图均衡化方法，但简单地对局部子块进行直方图均衡化并组合而成的图像会出现块状效应现象。POSHE算法通过部分重叠块状直方图的方法，构造出一个低通滤波器来消除块状效应，并使用BERF滤波器对POSHE算法产生的图像作进一步平滑处理，以此来消除块状效应的影响。但为了消除明显的块状效应，POSHE算法需要增大子块间的重叠程度，提高运算复杂度。

插值自适应直方图均衡化算法试图从两个方面上对POSHE算法作改进：一方面是实现非重叠直方图均衡化的方法，消除由于部分块重叠而引入的额外运算量；另一方面是实现子块之间的平滑过度，彻底消除块状效应。前面提到，块状效应主要是由于相邻子块之间的直方图变换函数存在差异而造成的，处于子块边缘的象素点受子块的束缚无法考虑其邻近子块的灰度分布信息。块重叠直方图均衡化方法将象素点永远置于子块中心(通过重叠子块来实现)，因此对每个象素点来讲，都能考虑到其周边的灰度分布信息，所得的结果自然是平滑的，不会出现块状效应。插值自适应直方图均衡化方法在非重叠子块直方图均衡化方法的基础上，综合运用每个象素点周边灰度信息，利用线性插值方法实现不同子块之间的平滑。

插值自适应直方图均衡化方法的处理过程如下：首先对图像进行非重叠块直方图均衡变换，将图像分割成固定的子块，并计算每个固定子块的变换函数；然后以图像的任意一点为中心取出与固定子块大小相同的子块，并使其为当前子块，则该子块要么与固定子块重叠，要么跨越多个固定子块(不超过四个子块)。对于移动子块所处的两种不同位置，可作如下处理：

(1)当前子块与固定子块重叠时，可以用该子块的变换函数产生中心象素点的输出灰度值；(2)当前子块跨越多个固定子块时，可以根据所覆盖的比例对子块的变换函数进行加权平均，产生中心象素点的输出灰度值。然后用此灰度值显示，实现了实时图像增强透雾。采用本装置采集到的红外黑热显示效果图和红外白热显示效果图如图8，图9所示。

本实用新型涉及的电路连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于广泛使用的现有技术。本实用新型所采用的部件均为市场上可购买到的产品，本领域技术人员可根据需要选择不同功率及尺寸的部件，并参考教材或相关技术手册得到技术启示。

本文中未详细说明的部件为现有技术。

上述虽然对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：包括红外双视场变倍镜头(1)、红外图像采集增强装置(2)、ARM处理装置(3)和外壳(5)，所述外壳(5)的内部下侧固定有安装座(6)，所述安装座(6)的上侧安装有所述红外双视场变倍镜头(1)，所述红外双视场变倍镜头(1)沿左右方向分布，所述外壳(5)的左侧通口处安装有遮光罩(4)，所述遮光罩(4)的右端与所述红外双视场变倍镜头(1)的左端连接，所述外壳(5)的内部后侧安装有所述ARM处理装置(3)，所述外壳(5)的内部右侧安装有所述红外图像采集增强装置(2)，所述红外双视场变倍镜头(1)分别与所述红外图像采集增强装置(2)和所述ARM处理装置(3)电性连接，所述红外图像采集增强装置(2)与所述ARM处理装置(3)电性连接，所述ARM处理装置(3)与外部PC终端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：所述ARM处理装置(3)包括安装板II(301)、DM3730处理器(302)、变倍驱动模块(303)、聚焦驱动模块(304)、单向电平转换器(305)、网络接口(306)、TF卡接口(307)、FLASH接口(308)、USB-OTG接口(309)，所述安装板II(301)安装在所述外壳(5)的内部后侧，所述安装板II(301)上分别安装有所述DM3730处理器(302)、所述变倍驱动模块(303)、所述聚焦驱动模块(304)和所述单向电平转换器(305)，所述外壳(5)的右侧分别安装有所述网络接口(306)、所述TF卡接口(307)、所述FLASH接口(308)和所述USB-OTG接口(309)，所述DM3730处理器(302)分别与所述变倍驱动模块(303)、所述聚焦驱动模块(304)、所述单向电平转换器(305)、所述网络接口(306)、所述TF卡接口(307)、所述FLASH接口(308)和所述USB-OTG接口(309)电性连接，所述单向电平转换器(305)与所述红外图像采集增强装置(2)电性连接，所述变倍驱动模块(303)和所述聚焦驱动模块(304)与所述红外双视场变倍镜头(1)电性连接，所述网络接口(306)与所述外部PC终端电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：所述红外双视场变倍镜头(1)包括镜头筒(101)、导向杆(102)、丝杠I(103)、聚焦电机(104)、变倍电机(105)、聚焦镀膜镜片组(106)、丝杠II(107)、变倍镀膜镜片组(108)、镜头镀膜镜片组(109)、镜头安装环(110)、聚焦镜安装环(111)、变倍移动块(112)、变倍镜安装环(113)、聚焦移动块(114)、聚焦连接块(116)、变倍连接块(117)，所述镜头筒(101)的安装在所述安装座(6)的上侧，所述镜头筒(101)的内侧左端套接有所述镜头安装环(110)，所述镜头安装环(110)的外侧左端与所述遮光罩(4)内侧的右端套接，所述镜头安装环(110)的内侧安装有所述镜头镀膜镜片组(109)，所述镜头筒(101)的内部右侧分别安装有所述聚焦电机(104)和所述变倍电机(105)，所述聚焦电机(104)位于所述镜头筒(101)的内部下端，所述变倍电机(105)位于所述镜头筒(101)的内部上端，所述聚焦电机(104)的输出轴连接所述丝杠I(103)的一端，所述丝杠I(103)的另一端与所述镜头安装环(110)的右侧下端转动连接，所述变倍电机(105)的输出轴连接所述丝杠II(107)的一端，所述丝杠II(107)的另一端与所述镜头安装环(110)的右侧上端转动连接，所述镜头安装环(110)的右侧前后两端分别与两个所述导向杆(102)的一端连接，两个所述导向杆(102)的另一端均与所述镜头筒(101)的内部右侧连接，所述丝杠I(103)、所述丝杠II(107)和两个所述导向杆(102)相互平行，所述丝杠I(103)上螺纹连接有所述聚焦移动块(114)，所述聚焦移动块(114)的上侧固定有所述聚焦镜安装环(111)，所述聚焦镜安装环(111)的内侧安装有所述聚焦镀膜镜片组(106)，所述聚焦镜安装环(111)的前后两侧均固定有所述聚焦连接块(116)，两个所述聚焦连接块(116)分别与两个所述导向杆(102)滑动连接，所述丝杠II(107)上螺纹连接有所述变倍移动块(112)，所述变倍移动块(112)的下侧固定有所述变倍镜安装环(113)，所述变倍镜安装环(113)的内侧安装有所述变倍镀膜镜片组(108)，所述变倍镜安装环(113)的前后两侧均固定有所述变倍连接块(117)，两个所述变倍连接块(117)分别与两个所述导向杆(102)滑动连接，所述镜头镀膜镜片组(109)、所述变倍镀膜镜片组(108)和所述聚焦镀膜镜片组(106)的中心位于同一直线上，所述变倍镀膜镜片组(108)位于所述镜头镀膜镜片组(109)和所述聚焦镀膜镜片组(106)之间，所述聚焦电机(104)和所述聚焦驱动模块(304)电性连接，所述变倍电机(105)与所述变倍驱动模块(303)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：所述导向杆(102)上安装有两个限位片组(115)，每个所述限位片组(115)包括两个圆形限位片，第一个所述限位片组(115)中的两个圆形限位片位于所述聚焦镀膜镜片组(106)的左右两侧，第二个所述限位片组(115)中的两个圆形限位片位于所述变倍镀膜镜片组(108)的两侧；所述两个限位片组(115)与DM3730处理器(302)连接。

5.根据权利要求3所述的一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：所述红外图像采集增强装置(2)包括安装板I(201)、模拟接口(202)、图像采集增强装置(203)、A/D转换装置(204)、读出装置(205)、安装壳(206)，所述安装板I(201)安装在所述外壳(5)的内部右侧，所述安装板I(201)上分别安装有所述模拟接口(202)、所述图像采集增强装置(203)和所述A/D转换装置(204)，所述安装壳(206)位于所述镜头筒(101)的右侧中心，所述安装壳(206)的左侧与所述镜头筒(101)的右侧连通，所述安装壳(206)的内部安装有所述读出装置(205)，所述读出装置(205)与所述A/D转换装置(204)电性连接，所述A/D转换装置(204)与所述图像采集增强装置(203)电性连接，所述图像采集增强装置(203)与所述模拟接口(202)电性连接，所述模拟接口(202)与所述单向电平转换器(305)电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种红外热成像辅助诊断系统，其特征在于：所述图像采集增强装置(203)包括保护壳(20301)、图像采集电路(20302)、内部触发控制电路(20303)、微处理器(20304)、8位拨码开关(20305)、存储器(20306)、串口电路(20307)、图像输出电路(20308)、开关电路(20309)、继电器(20310)，所述保护壳(20301)安装在所述安装板I(201)上，所述保护壳(20301)的内部右侧分别安装有所述图像采集电路(20302)和所述内部触发控制电路(20303)，所述保护壳(20301)的内部后侧分别安装有所述图像输出电路(20308)和所述开关电路(20309)，所述保护壳(20301)的内部下侧分别安装有所述微处理器(20304)、所述8位拨码开关(20305)、所述存储器(20306)、所述串口电路(20307)和所述继电器(20310)，所述微处理器(20304)分别与所述图像采集电路(20302)、所述内部触发控制电路(20303)、所述8位拨码开关(20305)、所述存储器(20306)、所述串口电路(20307)、所述图像输出电路(20308)、所述开关电路(20309)和所述继电器(20310)电性连接，所述图像采集电路(20302)与所述A/D转换装置(204)电性连接，所述图像输出电路(20308)与所述模拟接口(202)电性连接。

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