專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀及其方法。
背景技術(shù)：
隨著熱像儀技術(shù)的發(fā)展，熱像儀越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，例如森林防火、油田、機(jī)場(chǎng)、水庫(kù)、邊防海防等領(lǐng)域。在某些應(yīng)用場(chǎng)所，由于很多人對(duì)熱成像不了解，或者好奇心作怪，想看看將熱像儀對(duì)著高溫物體會(huì)有什么反應(yīng)或出現(xiàn)什么現(xiàn)象，于是將熱像儀對(duì)準(zhǔn)了太陽(yáng)、電焊弧光、激光等強(qiáng)光源。而一般的熱像儀沒(méi)有防強(qiáng)光照射的裝置，僅在表面貼上帶有警示語(yǔ)的標(biāo)貼，由于這些強(qiáng)光源具有極高的熱輻射，會(huì)造成成像元件的永久損壞，導(dǎo)致設(shè)備癱瘓，失去了對(duì)目標(biāo)的監(jiān)控，造成不必要的損失
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀及其方法，它能夠有效防止強(qiáng)光源持續(xù)照射，避免強(qiáng)光源對(duì)熱像儀感光元件的損害。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明的一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門(mén)和紅外探測(cè)器，所述快門(mén)連接有驅(qū)動(dòng)快門(mén)開(kāi)閉的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊，與紅外探測(cè)器信號(hào)連接，用于將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值時(shí)，將該圖像信號(hào)傳送出去；圖像比對(duì)模塊，用于接收?qǐng)D像灰度監(jiān)測(cè)模塊傳送出的圖像信號(hào)，并將該圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域連續(xù)時(shí)，確定有強(qiáng)光攝入，并發(fā)出強(qiáng)光信號(hào)；以及快門(mén)控制模塊，用于在接收到圖像比對(duì)模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號(hào)后控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉快門(mén)。上述FPGA控制器還包括快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊，所述快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊連接快門(mén)控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于在快門(mén)控制模塊控制關(guān)閉快門(mén)后經(jīng)延時(shí)開(kāi)啟快門(mén)。上述FPGA控制器的控制指令輸入端連接有上位機(jī)或者監(jiān)控用控制鍵盤(pán)。本發(fā)明抗強(qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法，包括以下步驟a.在FPGA控制器中預(yù)設(shè)灰度閾值，然后FPGA控制器將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，監(jiān)測(cè)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中是否出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進(jìn)行步驟b，如果否，返回步驟a ；b.將步驟a中監(jiān)測(cè)到的圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域是否連續(xù)，如果是，則確定有強(qiáng)光攝入，并進(jìn)行步驟C，如果否，返回步驟a ；c.控制快門(mén)關(guān)閉。
上述在步驟c后進(jìn)行步驟d，步驟d為快門(mén)關(guān)閉設(shè)定時(shí)間后自動(dòng)開(kāi)啟快門(mén)。本發(fā)明的有益效果是能夠判斷是否在某一區(qū)域有連續(xù)強(qiáng)光攝入，一旦確定有會(huì)強(qiáng)制關(guān)閉靶面前的快門(mén)，避免強(qiáng)光源直接照在探測(cè)器的靶面上，從而避免強(qiáng)光對(duì)探測(cè)器造成的永久損壞。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明的一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門(mén)和紅外探測(cè)器，快門(mén)連接有 驅(qū)動(dòng)快門(mén)開(kāi)閉的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊、圖像比對(duì)模塊和快門(mén)控制模塊。圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊與紅外探測(cè)器信號(hào)連接，用于將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值時(shí)，將該強(qiáng)光信號(hào)傳送出去。根據(jù)紅外熱成像的原理，在不同的天氣環(huán)境下采集各種狀態(tài)下的強(qiáng)光圖像，由于熱輻射很強(qiáng)烈，經(jīng)紅外探測(cè)器成像后強(qiáng)光部分的灰度值比其周?chē)尘暗幕叶戎蹈?，分析不同光?qiáng)下強(qiáng)光成像部分的像素值，選擇需要的灰度值作為灰度閾值T?；叶乳撝档倪x擇可以是單點(diǎn)閾值也可以是雙閾值，實(shí)現(xiàn)方式可以選擇內(nèi)部預(yù)設(shè)、手動(dòng)修改和自適應(yīng)等方式。采集含有強(qiáng)光的圖像，根據(jù)選擇的閾值對(duì)圖像進(jìn)行比對(duì)分割。采用以下式子進(jìn)行表不:
r ^ εν 、\lf^y)>=TF(x,y) = \
[O /(x,y)<T其中F(x，y)表示閾值分割后的圖像，f(x，y)表示采集的強(qiáng)光圖像，x，y表示像素點(diǎn)的坐標(biāo)，T是灰度閾值，I表示強(qiáng)光點(diǎn)，O表示背景點(diǎn)，當(dāng)采集的強(qiáng)光圖像的灰度值大于等于閾值T時(shí)，認(rèn)為是強(qiáng)光點(diǎn)，小于閾值T時(shí)則歸為背景點(diǎn)。例如探測(cè)器檢測(cè)到一幅圖像，圖像為320*240，由于強(qiáng)光部分的灰度值比背景值高出很多，為了分割計(jì)算簡(jiǎn)單快速，將整幅圖像減去該圖像的平均灰度值T'。F' (x, y)=f(x, y)-T'F' (x，y)表示原圖像減去平均灰度后的圖像。另外，圖像的累加像素值超出內(nèi)存變量的范圍，采用分塊計(jì)算的方法。首先將圖像分成15行10列即150個(gè)32*16的像素塊,計(jì)算每個(gè)像素塊的灰度累加值,然后求出這150個(gè)像素塊的灰度累加值的平均灰度累加值即整幅圖像的平均灰度值T'。將F' (x, y)的值與灰度閾值T比較，如果比設(shè)定的閾值大，將這個(gè)像素點(diǎn)標(biāo)注為1，如果比設(shè)定的閾值小，則將這個(gè)像素點(diǎn)標(biāo)注為O。圖像比對(duì)模塊用于接收?qǐng)D像灰度監(jiān)測(cè)模塊傳送出的圖像信號(hào)，并將該圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域連續(xù)時(shí)，確定有強(qiáng)光攝入，并發(fā)出強(qiáng)光信號(hào)。
圖像采集模塊不斷將采集到的圖像送入圖像對(duì)比模塊，圖像對(duì)比模塊根據(jù)閾值對(duì)每幀圖像進(jìn)行比對(duì)判斷找出強(qiáng)光點(diǎn)并進(jìn)行標(biāo)記，然后將其輸入到圖像區(qū)域檢測(cè)模塊。采用區(qū)域連通法對(duì)閾值分割法處理完的圖像F(X，y)進(jìn)行連通區(qū)域搜索。先判斷當(dāng)前像素點(diǎn)是否是強(qiáng)光點(diǎn)，如果是強(qiáng)光點(diǎn)則判斷其上下左右相鄰的幾個(gè)像素是不是強(qiáng)光點(diǎn)，如果周?chē)狞c(diǎn)是強(qiáng)光點(diǎn)則把該像素點(diǎn)劃到強(qiáng)光區(qū)域，如果不是則認(rèn)為是干擾點(diǎn)，舍去。依次進(jìn)行上述搜索，并統(tǒng)計(jì)連通區(qū)域的面積，如果連通區(qū)域的面積 達(dá)到了強(qiáng)光區(qū)域的最小面積要求，就認(rèn)為是強(qiáng)光攝入?？扉T(mén)控制模塊，用于在接收到圖像比對(duì)模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號(hào)后控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉快門(mén)。采用FPGA控制器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片BD6221，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片輸出電壓控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉或開(kāi)啟快門(mén)。FPGA控制器還包括快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊，所述快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊連接快門(mén)控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于在快門(mén)控制模塊控制關(guān)閉快門(mén)后經(jīng)延時(shí)開(kāi)啟快門(mén)。假設(shè)熱像儀一不小心對(duì)準(zhǔn)了太陽(yáng)，太陽(yáng)的輻射能量會(huì)比周?chē)钠渌矬w高很多，也就是說(shuō)太陽(yáng)的灰度值會(huì)比周?chē)钠渌矬w例如天空高很多，太陽(yáng)作為一個(gè)球體，灰度高的區(qū)域肯定是連續(xù)的，所以在FPGA控制器探測(cè)到多幀圖像都是如此的情況下，F(xiàn)PGA控制器控制探測(cè)器關(guān)閉快門(mén)，太陽(yáng)就無(wú)法穿過(guò)快門(mén)損壞快門(mén)后面的成像器件。另外，還設(shè)置FPGA控制器檢測(cè)到高溫目標(biāo)關(guān)閉快門(mén)后快門(mén)再次開(kāi)啟的時(shí)間。首先通過(guò)遠(yuǎn)程提前給延時(shí)開(kāi)啟模塊設(shè)定一個(gè)檢測(cè)到高溫物體后快門(mén)再次開(kāi)啟的時(shí)間，熱像儀在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中即使不小心檢測(cè)到高溫目標(biāo)擋片關(guān)閉后，在設(shè)定的時(shí)間后可以自動(dòng)打開(kāi)快門(mén)，達(dá)到即使檢測(cè)到目標(biāo)為高溫物體也可不必重新加電啟動(dòng)探測(cè)器的目的，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化無(wú)人值守；另一個(gè)功能，可以將抗強(qiáng)光損傷的功能關(guān)閉，即遇到高溫目標(biāo)也不檢測(cè)。FPGA控制器的控制指令輸入端連接有上位機(jī)或者監(jiān)控用控制鍵盤(pán)。能夠通過(guò)485總線接收來(lái)自上位機(jī)或者監(jiān)控用控制鍵盤(pán)的控制指令，隨時(shí)對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。通過(guò)上位機(jī)或者監(jiān)控用鍵盤(pán)與處理器通信，設(shè)置好合適的抗強(qiáng)光閾值。本發(fā)明抗強(qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法，包括以下步驟a.在FPGA控制器中預(yù)設(shè)灰度閾值，然后FPGA控制器將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，監(jiān)測(cè)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中是否出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進(jìn)行步驟b，如果否，返回步驟a ；b.將步驟a中監(jiān)測(cè)到的圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域是否連續(xù)，如果是，則確定有強(qiáng)光攝入，并進(jìn)行步驟C，如果否，返回步驟a ；c.控制快門(mén)關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門(mén)和紅外探測(cè)器，所述快門(mén)連接有驅(qū)動(dòng)快門(mén)開(kāi)閉的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其特征在于，還包括FPGA控制器，所述FPGA控制器包括 圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊，與紅外探測(cè)器信號(hào)連接，用于將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值時(shí)，將該圖像信號(hào)傳送出去； 圖像比對(duì)模塊，用于接收?qǐng)D像灰度監(jiān)測(cè)模塊傳送出的圖像信號(hào)，并將該圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域連續(xù)時(shí)，確定有強(qiáng)光攝入，并發(fā)出強(qiáng)光信號(hào)；以及 快門(mén)控制模塊，用于在接收到圖像比對(duì)模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號(hào)后控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉快門(mén)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述抗強(qiáng)光損傷熱像儀，其特征在于所述FPGA控制器還包括快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊，所述快門(mén)延時(shí)開(kāi)啟模塊連接快門(mén)控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于在快門(mén)控制模塊控制關(guān)閉快門(mén)后經(jīng)延時(shí)開(kāi)啟快門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述抗強(qiáng)光損傷熱像儀，其特征在于所述FPGA控制器的控制指令輸入端連接有上位機(jī)或者監(jiān)控用控制鍵盤(pán)。
4.一種權(quán)利要求I所述抗強(qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法，其特征在于，包括以下步驟 a.在FPGA控制器中預(yù)設(shè)灰度閾值，然后FPGA控制器將紅外探測(cè)器輸出的每一幀圖像信號(hào)中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對(duì)，監(jiān)測(cè)圖像信號(hào)的某一區(qū)域中是否出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進(jìn)行步驟b，如果否，返回步驟a ； b.將步驟a中監(jiān)測(cè)到的圖像信號(hào)前后連續(xù)的若干幀圖像信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷該若干幀圖像信號(hào)中含有高灰度值的區(qū)域是否連續(xù)，如果是，則確定有強(qiáng)光攝入，并進(jìn)行步驟C，如果否，返回步驟a ； c.控制快門(mén)關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述抗強(qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法，其特征在于在步驟c后進(jìn)行步驟d，步驟d為快門(mén)關(guān)閉設(shè)定時(shí)間后自動(dòng)開(kāi)啟快門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明的一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀包括紅外鏡頭、快門(mén)和紅外探測(cè)器，快門(mén)連接有驅(qū)動(dòng)快門(mén)開(kāi)閉的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測(cè)模塊、圖像比對(duì)模塊和快門(mén)控制模塊?？箯?qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法是在FPGA控制器探測(cè)到多幀圖像都含有強(qiáng)光的情況下，控制探測(cè)器關(guān)閉快門(mén)，使強(qiáng)光就無(wú)法穿過(guò)快門(mén)損壞快門(mén)后面的成像器件，從而達(dá)到保護(hù)熱像儀的效果。
文檔編號(hào)H04N5/235GK102889932SQ20121036259
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者王向明, 王倩倩, 李鵬, 徐勤蒲, 徐玉惠 申請(qǐng)人:山東神戎電子股份有限公司