紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，包括中央處理單元，以及與該中央處理單元連接的存儲模塊、人機操作界面、接口模塊，通過人機操作界面的TFTLCD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；中央處理單元的ARM芯片對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果發(fā)送到TFTLCD觸摸屏顯示；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護；本發(fā)明能夠?qū)t外測溫圖像進行高效、精確的分析，并能對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
【專利說明】紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外測溫及紅外熱成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一般先進的手持式紅外測溫儀都是利用紅外焦平面探測器采集紅外圖像，要同時兼具測溫和熱成像功能，所以手持式紅外測溫儀體積與重量必須得到很好的控制，這也很大程度限制了紅外測溫儀的功能。不同的紅外測溫儀可能通過不同型號的探測器采集紅外圖像，對于不同應(yīng)用場合有著不同的圖像處理需求。由于一般手持式紅外測溫儀體積小，要求能夠方便攜帶，功耗不可能太高，所用的數(shù)據(jù)處理芯片功能有限，所以紅外測溫儀無法進行大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理運算。用戶只能通過紅外測溫儀中的簡單算法處理判斷設(shè)備溫度是否存在異常，對于一些更復(fù)雜的情況只能暫時用紅外測溫儀的拍照功能拍攝下紅外圖像以待進一步處理。作為一款單人使用的紅外測溫裝備，在野外搜救、執(zhí)行安全任務(wù)的時候往往很難同外界實時通信，用戶可能需要自己對當前目標進行復(fù)雜的分析處理，而普通的紅外測溫儀無法提供一個合適的人機交互界面。作為一款民用產(chǎn)品，紅外測溫儀同樣需要面臨產(chǎn)品的升級更新、參數(shù)調(diào)校等后期維護工作。
[0003]當前大部分紅外測溫儀的主處理芯片是FPGA芯片，F(xiàn)PGA內(nèi)部的硬件程序需要通過FPGA芯片生產(chǎn)廠家的專用下載口進行更新升級，由于專用下載口形式固定，不方便產(chǎn)品的微型化設(shè)計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種方便快捷的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺及其方法，對紅外測溫儀發(fā)送的紅外測溫圖像進行高效、精確的分析，并能對紅外測溫儀進行系統(tǒng)升級、參數(shù)調(diào)校和功能控制。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，包括中央處理單元，以及與該中央處理單元連接的存儲模塊、人機操作界面、接口模塊，供電系統(tǒng)與中央處理單元、人機操作界面、存儲模塊的電源輸入端連接，其中:
[0006]中央處理單元由ARM芯片構(gòu)成:芯片內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)處理控制模塊，該模塊實現(xiàn)圖像分析處理和系統(tǒng)維護；
[0007]存儲模塊包括程序執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊:程序執(zhí)行模塊包括SDRAM和DDR2SDRAM,數(shù)據(jù)存儲模塊包括 SRAM 和 FLASH，且 SDRAM、DDR2SDRAM、SRAM、FLASH 的數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線與ARM芯片的數(shù)據(jù)接口連接、地址接口通過地址線與ARM芯片的地址接口連接、控制接口通過控制線與ARM芯片的控制接口連接；存儲模塊中存有溫度定標曲線；
[0008]人機操作界面包括TFTIXD觸摸屏和按鍵:TFTIXD觸摸屏與ARM芯片的觸摸屏接口連接，按鍵與ARM芯片的按鍵接口連接，通過TFTIXD觸摸屏和按鍵向ARM芯片發(fā)送運算處理信號；
[0009]接口模塊包括視頻接口、串行接口、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口和SD存儲卡接口:視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護；網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；
[0010]通過人機操作界面的TFTIXD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTIXD觸摸屏顯示；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
[0011]一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法，包括圖像分析處理和系統(tǒng)維護，具體步驟如下:
[0012]步驟1，通過人機操作界面的TFTIXD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；
[0013]步驟2，中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行圖像分析處理，并將圖像分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTLCD觸摸屏顯示；
[0014]步驟3，串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點:
[0016](I)該圖像數(shù)據(jù)分析處理平臺是一個便攜式的紅外圖像數(shù)據(jù)分析和處理的小型化控制平臺，作為一般紅外測溫儀的配套組件，同樣具有體積小、重量輕，方便攜帶的特點；
[0017](2)該系統(tǒng)以ARM為硬件架構(gòu)，以TFTIXD觸摸屏作為人機交摸界面，具有低功耗、續(xù)航能力強的優(yōu)點，系統(tǒng)可以通過視頻口、串行接口、網(wǎng)口直接和紅外測溫儀連接，也可以通過SD存儲卡讀取紅外測溫儀中保存的紅外圖像數(shù)據(jù)；
[0018](3)針對紅外測溫儀數(shù)據(jù)處理能力的局限性，本平臺可以進行更為復(fù)雜的圖像數(shù)據(jù)處理，可以給出一幀圖像或連續(xù)多幀圖像的溫度分布場圖，用戶可以根據(jù)需要自行選擇感興趣的區(qū)域進行分析處理；
[0019](4)本系統(tǒng)可以作為紅外測溫儀的產(chǎn)品維護平臺，可以通過串行接口設(shè)置、調(diào)校紅外測溫儀的性能參數(shù)，也可以實現(xiàn)紅外測溫儀內(nèi)部處理程序的升級功能；
[0020](5)本平臺主要應(yīng)用于一般手持紅外測溫儀的數(shù)據(jù)分析處理，但是功能并不限制于一般手持式紅外測溫儀，也可以用于其他形式的測溫產(chǎn)品，本平臺內(nèi)圖像處理的溫度定標曲線可以由用戶根據(jù)需求進行修正；
[0021](6)本平臺可以將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)信息以圖像、視頻或者文字的方式存儲至SD卡存儲器中，本平臺提供多種視頻、圖像存儲轉(zhuǎn)換格式，視頻數(shù)據(jù)可以存儲為MPEG-4、H.264或者AVI格式，圖像數(shù)據(jù)可以存儲為BMP、JPEG或者TIFF格式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺與紅外測溫儀的連接關(guān)系示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖3是本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺的數(shù)據(jù)處理控制模塊示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法的流程圖。
[0026]圖5是本發(fā)明具體實施例中紅外圖像的原始灰度圖像。
[0027]圖6是本發(fā)明具體實施例中紅外圖像的色彩漸變曲線圖。
[0028]圖7是本發(fā)明具體實施例中紅外圖像的2D溫度曲線圖。
[0029]圖8是本發(fā)明具體實施例中紅外圖像的3D溫度曲線圖。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0031]本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，是一個包含了硬件系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理控制的完整系統(tǒng)，其與紅外測溫儀的連接關(guān)系如圖1所示:紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺與紅外測溫儀主要有三種連接接口:串行接口、視頻接口(PAUVGA)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸接口。紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺通過視頻接口接收來自紅外測溫儀的符合PAL制式標準或者VGA接口標準的視頻信號。紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺通過串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，用以更改紅外測溫儀內(nèi)部的工作參數(shù)，如偽彩編碼方式、報警溫度閾值設(shè)置、溫度定標曲線參數(shù)；紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺也可以通過串行接口向紅外測溫儀發(fā)送大量二進制數(shù)據(jù)，完成紅外測溫儀系統(tǒng)核心處理程序即FPGA硬件程序的更新、升級操作。在進行大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，比如對于640*512紅外探測器，PAL制和VGA接口協(xié)議已經(jīng)很難保證信號的實時處理，此時視頻流可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸口進行傳送。
[0032]結(jié)合圖2，本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，包括中央處理單元，以及與該中央處理單元連接的存儲模塊、人機操作界面、接口模塊，供電系統(tǒng)與中央處理單元、人機操作界面、存儲模塊的電源輸入端連接，其中:
[0033](I)中央處理單元由ARM芯片構(gòu)成:芯片內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)處理控制模塊，該模塊實現(xiàn)圖像分析處理和系統(tǒng)維護兩部分功能；
[0034]結(jié)合圖3，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊包括數(shù)據(jù)處理控制單元，以及與該數(shù)據(jù)處理控制單元連接的紅外圖像灰度信息存儲子模塊、溫度信息存儲子模塊、均值信息存儲子模塊、盲元信息存儲子模塊、溫度曲線繪制子模塊、圖像編碼子模塊、視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊，所述溫度曲線繪制子模塊包括2D溫度曲線繪制模塊、3D溫度曲線繪制模塊和色彩漸變曲線繪制模塊:其中紅外圖像灰度信息存儲子模塊、溫度信息存儲子模塊、均值信息存儲子模塊、盲元信息存儲子模塊、溫度曲線繪制子模塊對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析，圖像編碼子模塊完成圖像格式轉(zhuǎn)換，視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊完成視頻格式轉(zhuǎn)換。
[0035]所述數(shù)據(jù)處理控制模塊還包括與數(shù)據(jù)處理控制單元連接的非均勻校正控制子模塊、偽彩色編碼模式選擇子模塊、報警溫度閾值設(shè)置子模塊和系統(tǒng)升級子模塊，所述系統(tǒng)升級子模塊包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊和升級文件發(fā)送模塊:其中非均勻校正控制子模塊經(jīng)串行接口向紅外測溫儀的核心處理模塊發(fā)送單點校正命令，啟動紅外測溫儀的單點校正模塊對紅外圖像進行非均勻性校正；偽彩色編碼模式選擇子模塊經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送偽彩色編碼模式選擇命令，選擇對應(yīng)的彩虹色編碼模塊、重金屬色編碼模塊或感知顏色空間編碼模塊進行偽彩色編碼處理；報警溫度閾值設(shè)置子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送報警溫度閾值設(shè)置命令，更新紅外測溫儀中的原始報警溫度閾值；系統(tǒng)升級子模塊，其中數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊將要升級的FPGA文件轉(zhuǎn)換成FLASH文件格式，再由升級文件發(fā)送模塊通過串行接口將系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)發(fā)送到紅外測溫儀的核心處理模塊中，紅外測溫儀的核心處理模塊將接收到的系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)寫入EPCS芯片中，完成紅外測溫儀的系統(tǒng)升級。
[0036](2)存儲模塊包括程序執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊:程序執(zhí)行模塊包括SDRAM和DDR2SDRAM,數(shù)據(jù)存儲模塊包括 SRAM 和 FLASH，且 SDRAM、DDR2SDRAM、SRAM、FLASH 的數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線與ARM芯片的數(shù)據(jù)接口連接、地址接口通過地址線與ARM芯片的地址接口連接、控制接口通過控制線與ARM芯片的控制接口連接；存儲模塊中存有溫度定標曲線。
[0037](3)人機操作界面包括TFTIXD觸摸屏和按鍵=TFTIXD觸摸屏與ARM芯片的觸摸屏接口連接，按鍵與ARM芯片的按鍵接口連接，通過TFTIXD觸摸屏和按鍵向ARM芯片發(fā)送運算處理信號；所述TFTLCD觸摸屏上設(shè)有與數(shù)據(jù)處理控制模塊中各個子模塊對應(yīng)的圖標，通過觸摸TFTLCD觸摸屏上的圖標控制選擇各子模塊以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。
[0038](4)接口模塊包括視頻接口、串行接口、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口和SD存儲卡接口:視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護；網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)。串行接口、視頻接口、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口都是直接與ARM芯片上相對應(yīng)的功能接口連接，設(shè)計的時候只要按照ARM芯片接口定義直接分配連接即可。
[0039]所述紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺的工作過程為:通過人機操作界面的TFTIXD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTIXD觸摸屏顯示；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
[0040]結(jié)合圖4，本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法，包括圖像分析處理和系統(tǒng)維護，具體步驟如下:
[0041]步驟1，通過人機操作界面的TFTIXD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；
[0042]步驟2，中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行圖像分析處理，并將圖像分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTLCD觸摸屏顯示；所述圖像分析處理包括圖像數(shù)據(jù)分析、視頻數(shù)據(jù)分析、圖像格式轉(zhuǎn)換和視頻格式轉(zhuǎn)換:
[0043](2.1)圖像數(shù)據(jù)分析
[0044]圖像數(shù)據(jù)分析包括計算圖像各點溫度信息和繪制圖像溫度分布曲線，分別如下:
[0045]①計算圖像各點溫度信息
[0046]讀取SD存儲卡中RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理控制模塊，根據(jù)存儲模塊中的溫度定標曲線，將輸入到數(shù)據(jù)處理控制模塊中的紅外圖像的像素值轉(zhuǎn)換成溫度值，得到圖像各點溫度信息，并在TFTIXD觸摸屏的屏幕上顯示。
[0047]紅外測溫儀中設(shè)計有SD存儲卡，能夠隨時存儲用戶需要記錄的紅外圖像，SD存儲卡中的紅外圖像有JPEG格式和RAW格式兩種:RAW格式紅外圖像數(shù)據(jù)指紅外測溫儀采集的原始紅外圖像數(shù)據(jù)，僅由紅外測溫儀作了非均勻校正、直方圖均衡等簡單圖像處理JPEG格式圖像是由紅外熱像儀的處理器對原始紅外圖像作偽彩處理并壓縮生成，其上保留有當前圖像溫度最高點的溫度信息。紅外測溫儀的數(shù)據(jù)分析處理平臺讀取的是SD存儲卡中的RAff格式紅外圖像數(shù)據(jù)，RAff格式紅外圖像數(shù)據(jù)將直接進入數(shù)據(jù)處理控制模塊。數(shù)據(jù)處理控制模塊通過觸摸傳感部件與電容式觸摸屏連接，用戶通過觸摸屏可以與數(shù)據(jù)處理控制模塊交互。
[0048]②繪制圖像溫度分布曲線
[0049]通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用溫度曲線繪制子模塊，數(shù)據(jù)處理控制模塊根據(jù)紅外圖像對應(yīng)子模塊中存儲的紅外圖像灰度信息、溫度信息、均值信息、盲元信息繪制出2D溫度曲線圖、3D溫度曲線圖或色彩漸變曲線圖，并在TFTLCD觸摸屏的屏幕上顯示。
[0050]用戶也可以觸摸選中某個點，并且以該點為起始端點，在屏幕上劃出一條曲線，數(shù)據(jù)處理控制模塊會根據(jù)用戶選擇的路徑提取出所有像素點，并查找出該路徑上所有像素點的溫度信息，并且顯示出來。
[0051](2.2)視頻數(shù)據(jù)分析
[0052]選擇進行實時視頻數(shù)據(jù)處理還是SD存儲卡中視頻數(shù)據(jù)處理，若進行實時視頻數(shù)據(jù)處理，選擇通過視頻接口還是網(wǎng)絡(luò)傳輸接口讀取視頻數(shù)據(jù)；讀取視頻數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理控制模塊，根據(jù)存儲模塊中的溫度定標曲線，將輸入到數(shù)據(jù)處理控制模塊中的視頻數(shù)據(jù)的像素值轉(zhuǎn)換成溫度值，得到實時視頻數(shù)據(jù)的溫度信息，并在TFTLCD觸摸屏的屏幕上顯示；
[0053]如果是對SD存儲卡中已有的視頻數(shù)據(jù)進行處理，數(shù)據(jù)處理控制模塊首先通過SD卡的數(shù)據(jù)地址線讀取SD卡中的視頻數(shù)據(jù)，將SD卡中的視頻數(shù)據(jù)搬移到程序執(zhí)行模塊中；用戶就可以通過觸摸屏進行操作，觸摸屏和數(shù)據(jù)處理控制模塊之間通過觸摸傳感器件連接，數(shù)據(jù)處理模塊的各個處理功能在觸摸屏上均以圖標形式存在，用戶通過觸摸圖標能夠逐幀查看視頻上的灰度信息、該幀圖像的溫度分布曲線、該幀圖像直方圖信息、該幀圖像灰度均值等用戶感興趣的圖像信息；用戶也可以連續(xù)地或者根據(jù)需要選擇若干幀視頻圖像數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理控制模塊統(tǒng)計選中數(shù)據(jù)的溫度分布值，繪制出相應(yīng)的2D或者3D曲線:以像素值為橫坐標，以像素值對應(yīng)的溫度值為縱坐標，可以繪制出圖像溫度分布的2D曲線；以像素的位置信息為X，y坐標，以像素對應(yīng)的溫度值為z坐標,可以繪制出圖像溫度分布的3D曲線。此處所用曲線繪制模塊與紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺對圖像數(shù)據(jù)的分析處理的方式相同。
[0054](2.3)圖像格式轉(zhuǎn)換
[0055]通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用圖像編碼子模塊，將處理信息添加到紅外圖像中重新保存，圖像壓縮編碼方式采用JPEG圖像壓縮標準，實現(xiàn)紅外圖像轉(zhuǎn)換為TIFF或BMP格式。
[0056]對于原始紅外圖像，在經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)分析處理后，為了將處理信息添加到紅外圖像中重新保存，在數(shù)據(jù)處理控制模塊中設(shè)計了圖像編碼子模塊，圖像壓縮編碼方式采用JPEG圖像運動專家組提出的JPEG圖像壓縮標準，并支持紅外圖像保存為TIFF、BMP等其他格式。
[0057](2.4)視頻格式轉(zhuǎn)換
[0058]通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊，視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊中設(shè)有相應(yīng)視頻格式的編碼方式，可視頻格式轉(zhuǎn)換為MPEG-4或AVI格式。
[0059]由于原始紅外視頻具有數(shù)據(jù)量大不易于存儲的缺點，因此要對采集保存的紅外視頻數(shù)據(jù)進行視頻的壓縮處理，數(shù)據(jù)處理控制模塊中包含多種視頻格式轉(zhuǎn)換模塊，格式轉(zhuǎn)換模塊中設(shè)計有相應(yīng)視頻格式的編碼方式，具體編碼方式參看相應(yīng)的視頻轉(zhuǎn)換標準，支持視頻格式轉(zhuǎn)換為MPEG-4、AVI等格式視頻。
[0060]步驟3，串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。所述系統(tǒng)維護包括非均勻校正控制、偽彩色編碼模式選擇、報警溫度閾值設(shè)置和系統(tǒng)升級:
[0061 ] (3.1)非均勻校正控制
[0062]通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用非均勻校正控制子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀的核心處理模塊發(fā)送單點校正命令，紅外測溫儀接到單點校正命令后，啟動紅外測溫儀的單點校正模塊對紅外圖像進行非均勻性校正。
[0063]在系統(tǒng)長時間工作后，或者系統(tǒng)的工作環(huán)境發(fā)生變化后，紅外測溫儀的焦平面探測器溫度也會隨之變化，由于紅外探測器是依靠溫差進行成像，溫度的不穩(wěn)定會帶來圖像上的非均勻性，從而影響到測溫精度。通過非均勻校正命令控制模塊對紅外圖像進行非均勻性校正，可以有效降低溫度變化導(dǎo)致的測溫精度下降。
[0064](3.2)偽彩色編碼模式選擇
[0065]通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用偽彩色編碼模式選擇子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送偽彩色編碼模式選擇命令，紅外測溫儀接到偽彩色編碼模式選擇命令后，選擇對應(yīng)的彩虹色編碼模塊、重金屬色編碼模塊或感知顏色空間編碼模塊進行偽彩色編碼處理；
[0066]不同的彩色編碼模塊對不同的觀測目標有不同的適應(yīng)性，用戶通過發(fā)送控制命令切換3種不同的偽彩編碼模塊以找到最適合當前場景的偽彩處理方式。
[0067](3.3)報警溫度閾值設(shè)置
[0068]通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用報警溫度閾值設(shè)置子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送報警溫度閾值設(shè)置命令，更新紅外測溫儀中的原始報警溫度閾值；
[0069]當紅外測溫儀檢測到溫度高于某一固定值的時候，紅外測溫儀的溫度報警模塊就會發(fā)出一個高電平信號到蜂鳴器，向外界報警。這個預(yù)先設(shè)定在溫度報警模塊中的固定值是可以由用戶根據(jù)實際需要進行修改的。由于每次測溫過程中重點測試的設(shè)備不同，它們的報警溫度閾值也不近相同，因此測試人員可以通過該功能方便的修改報警閾值，提高或降低報警反應(yīng)靈敏度。
[0070](3.4)系統(tǒng)升級
[0071]通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用系統(tǒng)升級子模塊，其中數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊將要升級的FPGA文件即SOF文件和ELF文件轉(zhuǎn)換成FLASH文件格式即EPCS芯片中存儲的文件格式，再由升級文件發(fā)送模塊通過串行接口將系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)發(fā)送到紅外測溫儀的核心處理模塊中，紅外測溫儀的核心處理模塊將接收到的系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)寫入EPCS芯片中，完成紅外測溫儀的系統(tǒng)升級。
[0072]實施例1
[0073]本發(fā)明紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，所用觸摸屏采用電容式觸摸屏，觸摸屏由觸摸傳感部件和觸摸屏控制器ADS7843組成，觸摸傳感部件安裝在LCD液晶屏前面，用于檢測用戶觸摸位置，用戶觸摸信息送往ADS7843控制器，并轉(zhuǎn)換成觸點坐標，送給ARM處理芯片，ARM處理芯片上包含有觸摸屏控制接口，其與觸摸模塊可以直接連接，根據(jù)收到的觸摸信息，對信號進行運算和處理。對于不同的紅外測溫儀，由于不同的紅外探測器的區(qū)別，因此溫度定標曲線也會相應(yīng)的存在一些差異。為了使本平臺擁有更好的兼容性，預(yù)先在本平臺中儲存有多個不同型號如美國Tau系列、法國ULIS系列的常見民用型號的紅外探測器的溫度定標曲線計算公式，這些計算公式儲存到數(shù)據(jù)處理平臺中就是一張查找表:對于每個灰度值，對應(yīng)的儲存一個溫度值。近似地，我們可以根據(jù)這種灰度-溫度的對應(yīng)關(guān)系擬合出一條曲線，作為該系統(tǒng)的溫度定標曲線。本平臺在處理不同的紅外圖像時，具體的定標曲線公式也可以由用戶自行定義:用戶可以通過觸摸屏幕向數(shù)據(jù)處理平臺中輸入一系列的灰度值和對應(yīng)的溫度值，這些值一般通過對探測器進行黑體定標獲得，一般來說定標曲線的參數(shù)信息是保存在紅外圖像的冗余信息中的。
[0074]結(jié)合圖5?8，以一副紅外圖像為例，使用所述紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺繪制該圖像的溫度分布曲線，包括色彩漸變曲線、2D溫度曲線和3D溫度曲線，并顯示在觸摸屏幕上:
[0075]圖5為紅外圖像的原始灰度圖像，根據(jù)圖像灰度值，系統(tǒng)依據(jù)溫度定標曲線查找表，尋找圖像各像素點對應(yīng)的溫度值，為了使人眼能夠直觀感受圖像的溫度分布場，系統(tǒng)需要以圖形方式直觀反映圖像溫度分布；
[0076]圖6為色彩漸變曲線圖，將圖像的溫度值映射成為彩色R、G、B值，按照溫度從低到高的方向，從冷色調(diào)到暖色調(diào)過渡，人眼可以根據(jù)彩色的變化直觀感受溫度的變化；
[0077]圖7為2D溫度曲線圖，以灰度值為橫坐標，溫度值為縱坐標，繪制一條溫度分布曲線，當用戶選中圖像上某一點灰度，其對應(yīng)的溫度點就會在2D溫度曲線上高亮顯示；
[0078]圖8為3D溫度曲線圖，以圖像像素位置為X，y坐標值，以溫度值為z坐標值，由系統(tǒng)繪制出三維立體圖，用戶可以通過觸摸旋轉(zhuǎn)三維立體圖的視角。
[0079]紅外測溫儀的核心處理芯片是Altera公司的FPGA芯片，各種硬件算法處理模塊都是在FPGA芯片中實現(xiàn)的，F(xiàn)PGA芯片的引導(dǎo)程序存儲在EPCS芯片中。要對紅外測溫儀的硬件處理算法進行更新、改變，實際上就是重寫FPGA芯片的引導(dǎo)程序。一般Altera公司會提供專用的下載器供用戶更新FPGA程序，但是需要設(shè)計固定的更新接口，使用額外的下載器件，十分的不方便，而且不能夠?qū)Υ罅肯到y(tǒng)同時進行更新。本發(fā)明通過串行接口直接將要升級的文件寫入EPCS芯片中。
[0080]綜上所述，本發(fā)明提供了一個功能全面的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，可以處理紅外測溫儀采集存儲在存儲卡即SD卡中的紅外圖像，也可以通過有線通信或者無線傳輸?shù)姆绞街苯咏邮諄碜约t外測溫儀的圖像數(shù)據(jù)；同時，本發(fā)明研制了一套功能強大、專門針對紅外測溫數(shù)據(jù)的、實用性強的數(shù)據(jù)處理控制方法，可以對紅外測溫儀的存儲卡中存儲的紅外圖像進行全面、深入的數(shù)據(jù)分析；本發(fā)明亦可作為主要處理芯片為FPGA芯片的紅外測溫儀的后期維護平臺，通過串行接口更新、調(diào)校紅外測溫儀中的參數(shù)信息，具有重要的應(yīng)用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，其特征在于，包括中央處理單元，以及與該中央處理單元連接的存儲模塊、人機操作界面、接口模塊，供電系統(tǒng)與中央處理單元、人機操作界面、存儲模塊的電源輸入端連接，其中: 中央處理單元由ARM芯片構(gòu)成:芯片內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)處理控制模塊，該模塊實現(xiàn)圖像分析處理和系統(tǒng)維護； 存儲模塊包括程序執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊:程序執(zhí)行模塊包括SDRAM和DDR2SDRAM，數(shù)據(jù)存儲模塊包括SRAM和FLASH，且SDRAM、DDR2SDRAM、SRAM、FLASH的數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線與ARM芯片的數(shù)據(jù)接口連接、地址接口通過地址線與ARM芯片的地址接口連接、控制接口通過控制線與ARM芯片的控制接口連接；存儲模塊中存有溫度定標曲線； 人機操作界面包括TFTIXD觸摸屏和按鍵=TFTIXD觸摸屏與ARM芯片的觸摸屏接口連接，按鍵與ARM芯片的按鍵接口連接，通過TFTIXD觸摸屏和按鍵向ARM芯片發(fā)送運算處理信號; 接口模塊包括視頻接口、串行接口、網(wǎng)絡(luò)傳輸接口和SD存儲卡接口:視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護；網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)； 通過人機操作界面的TFTLCD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)；中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析處理，并將分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTIXD觸摸屏顯示；串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，其特征在于，所述TFTLCD觸摸屏上設(shè)有與數(shù)據(jù)處理控制模塊中各個子模塊對應(yīng)的圖標。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊包括數(shù)據(jù)處理控制單元，以及與該數(shù)據(jù)處理控制單元連接的紅外圖像灰度信息存儲子模塊、溫度信息存儲子模塊、均值信息存儲子模塊、盲元信息存儲子模塊、溫度曲線繪制子模塊、圖像編碼子模塊、視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊，所述溫度曲線繪制子模塊包括2D溫度曲線繪制模塊、3D溫度曲線繪制模塊和色彩漸變曲線繪制模塊: 其中紅外圖像灰度信息存儲子模塊、溫度信息存儲子模塊、均值信息存儲子模塊、盲元信息存儲子模塊、溫度曲線繪制子模塊對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行分析，圖像編碼子模塊完成圖像格式轉(zhuǎn)換，視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊完成視頻格式轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理平臺，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理控制模塊還包括與數(shù)據(jù)處理控制單元連接的非均勻校正控制子模塊、偽彩色編碼模式選擇子模塊、報警溫度閾值設(shè)置子模塊和系統(tǒng)升級子模塊，所述系統(tǒng)升級子模塊包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊和升級文件發(fā)送模塊: 其中非均勻校正控制子模塊經(jīng)串行接口向紅外測溫儀的核心處理模塊發(fā)送單點校正命令，啟動紅外測溫儀的單點校正模塊對紅外圖像進行非均勻性校正；偽彩色編碼模式選擇子模塊經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送偽彩色編碼模式選擇命令，選擇對應(yīng)的彩虹色編碼模塊、重金屬色編碼模塊或感知顏色空間編碼模塊進行偽彩色編碼處理；報警溫度閾值設(shè)置子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送報警溫度閾值設(shè)置命令，更新紅外測溫儀中的原始報警溫度閾值；系統(tǒng)升級子模塊，其中數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊將要升級的FPGA文件轉(zhuǎn)換成FLASH文件格式，再由升級文件發(fā)送模塊通過串行接口將系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)發(fā)送到紅外測溫儀的核心處理模塊中，紅外測溫儀的核心處理模塊將接收到的系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)寫入EPCS芯片中，完成紅外測溫儀的系統(tǒng)升級。
5.一種紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法，其特征在于，包括圖像分析處理和系統(tǒng)維護， 具體步驟如下: 步驟1，通過人機操作界面的TFTIXD觸摸屏或按鍵向中央處理單元的ARM芯片發(fā)送控制信號，控制ARM芯片通過視頻接口接收紅外測溫儀的紅外視頻數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸接口接收紅外測溫儀的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、或通過SD存儲卡接口接收SD存儲卡中的視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)； 步驟2，中央處理單元的ARM芯片在存儲模塊的輔助下，對接收到的紅外視頻數(shù)據(jù)或紅外圖像數(shù)據(jù)進行圖像分析處理，并將圖像分析處理的結(jié)果通過觸摸屏接口發(fā)送到TFTIXD觸摸屏顯示； 步驟3，串行接口向紅外測溫儀發(fā)送串口控制命令包，對紅外測溫儀進行系統(tǒng)維護。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法，其特征在于，步驟2所述圖像分析處理包括圖像數(shù)據(jù)分析、視頻數(shù)據(jù)分析、圖像格式轉(zhuǎn)換和視頻格式轉(zhuǎn)換: (2.1)圖像數(shù)據(jù)分析 圖像數(shù)據(jù)分析包括計算圖像各點溫度信息和繪制圖像溫度分布曲線，分別如下: ①確定圖像各點溫度信息 讀取SD存儲卡中RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理控制模塊，根據(jù)存儲模塊中的溫度定標曲線，將輸入到數(shù)據(jù)處理控制模塊中的紅外圖像的像素值轉(zhuǎn)換成溫度值，得到圖像各點溫度信息，并在TFTIXD觸摸屏的屏幕上顯示； ②繪制圖像溫度分布曲線 通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用溫度曲線繪制子模塊，數(shù)據(jù)處理控制模塊根據(jù)紅外圖像對應(yīng)子模塊中存儲的紅外圖像灰度信息、溫度信息、均值信息、盲元信息繪制出2D溫度曲線圖、3D溫度曲線圖或色彩漸變曲線圖，并在TFTLCD觸摸屏的屏幕上顯示； (2.2)視頻數(shù)據(jù)分析 選擇進行實時視頻數(shù)據(jù)處理還是SD存儲卡中視頻數(shù)據(jù)處理，若進行實時視頻數(shù)據(jù)處理，選擇通過視頻接口還是網(wǎng)絡(luò)傳輸接口讀取視頻數(shù)據(jù)；讀取視頻數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理控制模塊，根據(jù)存儲模塊中的溫度定標曲線，將輸入到數(shù)據(jù)處理控制模塊中的視頻數(shù)據(jù)的像素值轉(zhuǎn)換成溫度值，得到實時視頻數(shù)據(jù)的溫度信息，并在TFTLCD觸摸屏的屏幕上顯示； (2.3)圖像格式轉(zhuǎn)換 通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用圖像編碼子模塊，將處理信息添加到紅外圖像中重新保存，圖像壓縮編碼方式采用JPEG圖像壓縮標準，實現(xiàn)紅外圖像轉(zhuǎn)換為TIFF或BMP格式； (2.4)視頻格式轉(zhuǎn)換 通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊，視頻格式轉(zhuǎn)換子模塊中設(shè)有相應(yīng)視頻格式的編碼方式，可視頻格式轉(zhuǎn)換為MPEG-4或AVI格式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外測溫儀數(shù)據(jù)分析處理方法，其特征在于，所述系統(tǒng)維護包括非均勻校正控制、偽彩色編碼模式選擇、報警溫度閾值設(shè)置和系統(tǒng)升級: (3.1)非均勻校正控制 通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用非均勻校正控制子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀的核心處理模塊發(fā)送單點校正命令，紅外測溫儀接到單點校正命令后，啟動紅外測溫儀的單點校正模塊對紅外圖像進行非均勻性校正； (3.2)偽彩色編碼模式選擇 通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用偽彩色編碼模式選擇子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送偽彩色編碼模式選擇命令，紅外測溫儀接到偽彩色編碼模式選擇命令后，選擇對應(yīng)的彩虹色編碼模塊、重金屬色編碼模塊或感知顏色空間編碼模塊進行偽彩色編碼處理； (3.3)報警溫度閾值設(shè)置 通過TFTIXD觸摸屏選擇調(diào)用報警溫度閾值設(shè)置子模塊，經(jīng)串行接口向紅外測溫儀發(fā)送報警溫度閾值設(shè)置命令，更新紅外測溫儀中的原始報警溫度閾值； (3.4)系統(tǒng)升級 通過TFTLCD觸摸屏選擇調(diào)用系統(tǒng)升級子模塊，其中數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊將要升級的FPGA文件轉(zhuǎn)換成FLASH文件格式，再由升級文件發(fā)送模塊通過串行接口將系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)發(fā)送到紅外測溫儀的核心處理模塊中，紅外測溫儀的核心處理模塊將接收到的系統(tǒng)升級數(shù)據(jù)寫入EPCS芯片中，完成紅外測溫儀的系統(tǒng)升級。
【文檔編號】G01J5/02GK104251737SQ201310263400
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】顧國華, 樊曉清, 陳錢, 張橋舟, 隋修寶, 毛偉, 趙耀, 朱道廣, 朱才高, 何偉基 申請人:南京理工大學(xué)