本發(fā)明涉及紅外檢測
技術領域：
，具體涉及一種在線式紅外熱像儀及紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術：
：目前，紅外熱像儀內(nèi)部多采用現(xiàn)場可編程門陣列進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，導致電路結(jié)構(gòu)復雜，設備故障率高，開發(fā)難度大，研發(fā)工作的連續(xù)性也難以保障。甚至，在沒有ARM/DSP技術積累的情況下，人們采用諸如PC104的工控板進行數(shù)字信號處理，功耗大，設備發(fā)熱量也大，影響設備的穩(wěn)定性和壽命。尤其對于火災現(xiàn)場等惡劣環(huán)境的溫度測試，要求設備響應速度快，數(shù)據(jù)準確，而現(xiàn)有的紅外熱像儀通常以溫度傳感器和單片機為主，難以達到相應的要求。并且，在糧食測溫方面，溫度傳感器是按照一定的分布密度放置在糧倉中，不可避免地存在溫度盲點或漏點。溫泉、水井等液體測量溫度時多采用溫度計，按一定時間間隔采樣，該方式會存在實時性差的問題。此外，紅外熱像儀多依賴于外國進口，設備價格高。且國內(nèi)具備研發(fā)、生產(chǎn)實力的廠商并不多。如何降低現(xiàn)場可編程門陣列導致的設備開發(fā)難度，提高設備穩(wěn)定性，簡化電路結(jié)構(gòu)，避免信號衰減，提高信號質(zhì)量，是本領域技術人員亟需解決的問題。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種在線式紅外熱像儀及紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，能夠降低現(xiàn)場可編程門陣列導致的設備開發(fā)難度，提高設備穩(wěn)定性，簡化電路結(jié)構(gòu)，易于產(chǎn)品化。第一方面，本發(fā)明提供一種在線式紅外熱像儀，該在線式紅外熱像儀包括依次連接的鏡頭、探測器、處理器和客戶端，探測器的CMOS接口與處理器的CCD視頻接口連接。鏡頭用于將目標物體的紅外輻射聚集到探測器。探測器用于采集紅外輻射，并轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至處理器。處理器用于接收紅外圖像數(shù)據(jù)，對紅外圖像數(shù)據(jù)依次進行中值濾波、非均勻性校正和壓縮，編碼成預定格式的視頻數(shù)據(jù)，以及將預定格式的視頻數(shù)據(jù)封裝為預定協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包，并將紅外圖像數(shù)據(jù)包發(fā)送至客戶端?？蛻舳擞糜诮邮疹A定協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包，并進行解碼，獲得灰度圖像，并根據(jù)灰度圖像的灰度值，確定目標物體的溫度，以及將灰度圖像轉(zhuǎn)換為偽彩色的紅外熱圖，進行顯示。進一步地，本實施例在線式紅外熱像儀還包括轉(zhuǎn)動云臺，鏡頭位于轉(zhuǎn)動云臺，轉(zhuǎn)動云臺還用于根據(jù)接收處理器的控制參數(shù)進行轉(zhuǎn)動。進一步地，本實施例在線式紅外熱像儀還包括雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器與處理器連接，用于存儲處理器的運行程序和/或緩存數(shù)據(jù)。進一步地，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器為兩個，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器的型號為H5PS1G63EFR?；谏鲜鋈我庠诰€式紅外熱像儀實施例，進一步地，本實施例在線式紅外熱像儀還包括非易失性存儲器，非易失性存儲器與處理器連接，用于存儲處理器的系統(tǒng)文件和/或應用程序。進一步地，本實施例在線式紅外熱像儀還包括以太網(wǎng)收發(fā)器，以太網(wǎng)收發(fā)器與處理器的網(wǎng)絡通信接口連接。進一步地，探測器為TauII系列的機芯，處理器的型號為TMS320DM6446。第二方面，本發(fā)明提供一種紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括：聚集目標物體的紅外輻射，并將紅外輻射轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)；對紅外圖像數(shù)據(jù)進行中值濾波和非均勻性校正；將中值濾波和非均勻性校正處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)進行壓縮，形成符合預定格式的視頻數(shù)據(jù)；按照預定的協(xié)議對視頻數(shù)據(jù)進行編碼，形成符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包；對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得灰度圖像；根據(jù)灰度圖像的灰度值，確定目標物體的溫度；根據(jù)灰度圖像的灰度值，將灰度圖像轉(zhuǎn)換為偽彩色的紅外熱圖，進行顯示。進一步地，根據(jù)灰度圖像的灰度值，確定目標物體的溫度，具體包括：根據(jù)灰度圖像的灰度值，通過如下擬合方程，確定目標物體的溫度，T＝-104.7+0.04506H-4.527e-6H2+2.809e-10H3-6.908e-15H4，其中，H為灰度圖像的灰度值，T為目標物體的溫度。進一步地，對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得灰度圖像，具體包括：對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得檢測圖像；通過如下線性映射變換函數(shù)，將檢測圖像的灰度映射為灰度圖像，Gn=0;G0≤Gb255;G0≥256/Rint[(G0-Gb)*R];others]]>其中，G0為檢測圖像的原始灰度，Gn為灰度圖像的灰度，Gb和R為預設的固定值。由上述技術方案可知，本發(fā)明在線式紅外熱像儀及紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，采用探測器將鏡頭聚集的紅外輻射轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)，探測器的CMOS接口與處理器的CCD視頻接口直接連接，CCD視頻接口能夠接收CMOS接口的視頻數(shù)據(jù)，無需采用FPGA進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，也無需視頻解碼芯片，提高了信號質(zhì)量，降低后續(xù)開發(fā)難度，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低設備成本，易于產(chǎn)品化。并且，采用處理器將紅外圖像數(shù)據(jù)進行濾波和校正等圖像預處理，并將處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)，進行壓縮，編碼成符合預定格式的視頻數(shù)據(jù)，并按照預定的協(xié)議標準中規(guī)定的格式，將視頻數(shù)據(jù)封裝為合適的紅外圖像數(shù)據(jù)包，進行傳輸，能夠減少帶寬。采用該紅外圖像數(shù)據(jù)包進行傳輸，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？蛻舳烁鶕?jù)接收的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼之后，即可根據(jù)灰度圖像，確定目標物體的溫度，以及顯示該目標圖像對應的偽彩色紅外熱圖。此外，采用本發(fā)明在線式紅外熱像儀，無需與待測物體接觸，溫度響應速度快，能夠應用于各種惡劣環(huán)境，且溫度響應速度快，漂移小，實時性強。因此，本發(fā)明在線式紅外熱像儀及紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，無需采用FPGA進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，前端無需A/D采樣或其它視頻編碼芯片，降低設備開發(fā)難度和成本，避免了信號衰減，提高了信號質(zhì)量，提高設備穩(wěn)定性，簡化電路結(jié)構(gòu)，可以推廣量產(chǎn)，擺脫對進口的依賴。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。圖1示出了本發(fā)明所提供的一種在線式紅外熱像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明所提供的一種雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器與處理器的連接管腳示意圖；圖3示出了本發(fā)明所提供的一種非易失性存儲器與處理器的連接管腳示意圖；圖4示出了本發(fā)明所提供的一種處理器與以太網(wǎng)收發(fā)器的連接管腳示意圖；圖5示出了本發(fā)明所提供的一種紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法流程圖；圖6示出了本發(fā)明所提供的一種灰度值與溫度的關系圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本發(fā)明所屬領域技術人員所理解的通常意義。第一方面，本發(fā)明提供一種在線式紅外熱像儀，結(jié)合圖1，該在線式紅外熱像儀包括依次連接的鏡頭1、探測器2、處理器3和客戶端4，探測器2的CMOS接口與處理器3的CCD視頻接口連接。鏡頭1用于將目標物體的紅外輻射聚集到探測器2。探測器2用于采集紅外輻射，并轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至處理器3。處理器3用于接收紅外圖像數(shù)據(jù)，對紅外圖像數(shù)據(jù)依次進行中值濾波、非均勻性校正和壓縮，編碼成符合預定格式的視頻數(shù)據(jù)，以及將預定格式的視頻數(shù)據(jù)封裝為預定協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包，并將紅外圖像數(shù)據(jù)包發(fā)送至客戶端4?？蛻舳?用于接收預定協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包，并進行解碼，獲得灰度圖像，并根據(jù)灰度圖像的灰度值，確定目標物體的溫度，以及將灰度圖像轉(zhuǎn)換為偽彩色的紅外熱圖，進行顯示。其中，探測器2具體采用TauII系列的機芯，該機芯能夠提供640×480像素的紅外圖像數(shù)據(jù)，TauII機芯的CMOS接口為并行十四位接口。處理器3為雙核視頻處理器，具體型號為TMS320DM6446。本實施例在線式紅外熱像儀，采用探測器2將鏡頭1聚集的紅外輻射轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)，探測器2的CMOS接口與處理器3的CCD視頻接口直接連接，CCD視頻接口能夠接收CMOS接口的視頻數(shù)據(jù)，無需采用FPGA進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，也無需其它A/D采樣或其它視頻編碼芯片，降低后續(xù)開發(fā)難度，避免了信號衰減，提高了信號質(zhì)量，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低設備成本，易于產(chǎn)品化。并且，采用處理器3將紅外圖像數(shù)據(jù)進行濾波和校正處理，并將處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)，進行壓縮，形成H.264壓縮視頻數(shù)據(jù)，并按照RFC3984標準中規(guī)定的格式，將H.264壓縮視頻數(shù)據(jù)封裝為合適的RTP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包，進行傳輸，能夠減少帶寬。采用該RTP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包進行傳輸，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？蛻舳?根據(jù)接收的RTP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼之后，即可根據(jù)灰度圖像，確定目標物體的溫度，以及顯示該目標圖像對應的偽彩色紅外熱圖。此外，采用本實施例在線式紅外熱像儀，無需與待測物體接觸，溫度響應速度快，能夠應用于各種惡劣環(huán)境，且溫度響應速度快，漂移小，實時性強。目前，紅外熱像儀的精度最多只有十四位，本實施例在線式紅外熱像儀具有十六位精度的處理能力，有利于長時間保持其先進性。因此，本實施例在線式紅外熱像儀，無需采用FPGA進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，前端無需A/D采樣或其它視頻編碼芯片，避免了信號衰減，提高了信號質(zhì)量，降低設備開發(fā)難度和成本，提高設備穩(wěn)定性，簡化電路結(jié)構(gòu)，可以推廣量產(chǎn)，擺脫對進口的依賴。為了進一步提高本實施例在線式紅外熱像儀的可靠性，方便用戶使用，具體地，在視場角控制方面，本實施例在線式紅外熱像儀還包括轉(zhuǎn)動云臺，鏡頭1位于轉(zhuǎn)動云臺，轉(zhuǎn)動云臺還用于根據(jù)接收處理器3的控制參數(shù)進行轉(zhuǎn)動。處理器3還能夠進行鏡頭1調(diào)焦，以覆蓋360°視場。具體地，在數(shù)據(jù)存儲方面，本實施例在線式紅外熱像儀還包括雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器與處理器3連接，雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器用于存儲處理器3的運行程序和/或緩存數(shù)據(jù)，且雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器為兩個，每個像素點占兩個字節(jié)，高字節(jié)的高兩位可置為零。雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器的型號為H5PS1G63EFR。由于在整個圖象處理過程中，處理器3需要緩存大量的圖像數(shù)據(jù)，而TMS320DM6446芯片內(nèi)部只集成了256KB的SRAM，無法滿足需求，TMS320DM6446采用兩片DDR2SDRAM來擴展存儲空間，保證了在處理器3實時運行器件的圖像緩存功能。兩片H5PS1G63EFR能夠拼接成32位寬后接入數(shù)據(jù)總線，結(jié)合圖2，圖2示出了一種雙倍數(shù)據(jù)率同步動態(tài)隨機存取存儲器與處理器3連接管腳示意圖。本實施例在線式紅外熱像儀還包括非易失性存儲器，非易失性存儲器與處理器3連接，用于存儲處理器3的系統(tǒng)文件和/或應用程序。當處理器3的BTSEL[1:0]＝11時，可以從異步收發(fā)傳輸器燒寫UBL文件，再設置處理器3的BTSEL[1:0]＝00后，處理器3即可從NANDFLASH讀取UBL文件，并運行。而后，用戶還可以通過以太網(wǎng)燒寫UBOOT數(shù)據(jù)、內(nèi)核數(shù)據(jù)及文件數(shù)據(jù)，完成文件的燒寫后，處理器3可以直接從NANDFLASH讀取文件，加載運行并啟動。本實施例在線式紅外熱像儀無需NORFLASH、仿真器或燒寫器，進一步簡化電路結(jié)構(gòu)。本實施例在線式紅外熱像儀采用128M×8b的K9F1G08，TMS320DM6446通過EM_CS[n],EM_OE，EM_WE分別控制NANDFLASH的片選信號、讀使能和寫使能，K9F1G08與TMS320DM6446的具體連接方式如圖3所示。具體地，在網(wǎng)絡傳輸方面，本實施例在線式紅外熱像儀還包括以太網(wǎng)收發(fā)器，以太網(wǎng)收發(fā)器與處理器3的網(wǎng)絡通信接口連接。該以太網(wǎng)收發(fā)器采用的芯片型號為KSZ8041NL、DM9000或CS8900。TMS320DM6446的網(wǎng)絡通信接口包括EMAC控制模塊、EMAC模塊與MDIO模塊。KSZ8041NL作為10/100Base-TX以太網(wǎng)收發(fā)器，與DM6446連接如圖4所示。第二方面，本發(fā)明提供一種利用了上述在線式紅外熱像儀的紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，結(jié)合圖5，該方法具體步驟包括：步驟S1，聚集目標物體的紅外輻射，并將紅外輻射轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)；步驟S2，對紅外圖像數(shù)據(jù)進行中值濾波和非均勻性校正；步驟S3，將中值濾波和非均勻性校正處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)進行編碼，形成符合預定格式的視頻數(shù)據(jù)，在此為H.264壓縮視頻數(shù)據(jù)；步驟S4，按照預定的協(xié)議對視頻數(shù)據(jù)進行封裝，形成符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包，在此為RTP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包，并且，流媒體控制協(xié)議還能夠?qū)崟r傳輸控制數(shù)據(jù)，如播放、暫停、快進、快退等操作；步驟S5，對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得灰度圖像；步驟S6，根據(jù)灰度圖像的灰度值，確定目標物體的溫度；步驟S7，根據(jù)灰度圖像的灰度值，將灰度圖像轉(zhuǎn)換為偽彩色的紅外熱圖，進行顯示，該方法能夠提供十二種偽彩顯示模式。本實施例紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，將紅外輻射轉(zhuǎn)換為RAW格式的紅外圖像數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)在各個設備的接口之間傳輸，有利于設備電路的簡化。該方法將濾波、校正處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)進行壓縮，編碼成H.264壓縮視頻數(shù)據(jù)，有利于降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?。同時，將壓縮后的視頻數(shù)據(jù)按照RFC3984標準，封裝為RTP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包進行傳輸，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴TP/RTSP紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼之后，即可根據(jù)灰度圖像，確定目標物體的溫度，以及顯示該目標圖像對應的偽彩色紅外熱圖。偽彩色的紅外熱圖能夠增強人員的敏感程度，加強圖像邊界的可識別程度和顯示效果。因此，本實施例紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，無需進行電平轉(zhuǎn)換和信號格式轉(zhuǎn)換，避免了信號衰減，提高了信號質(zhì)量，有利于降低設備開發(fā)難度和成本，且保證數(shù)據(jù)有效傳輸，實時準確有效地獲得目標物體的紅外熱圖和溫度。本實施例紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法還設有緩存機制，該機制采用兩個緩沖幀，一個緩沖幀用來獲取紅外圖像數(shù)據(jù)，一個緩沖幀用來向服務器發(fā)組幀后視頻流,兩種緩沖幀是分開的，各自均采用三乒乓機制，提高數(shù)據(jù)吞吐量。為了進一步提高本實施例紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法的準確性，具體地，在溫度獲取方面，本實施例紅外熱圖數(shù)據(jù)處理方法，根據(jù)灰度圖像的灰度值，通過如下擬合方程，確定目標物體的溫度，T＝-104.7+0.04506H-4.527e-6H2+2.809e-10H3-6.908e-15H4，其中，H為灰度圖像的灰度值，T為目標物體的溫度。如對黑體進行標定實驗，用標準黑體，把三次灰度值進行平均取均值，并測得相應的黑體溫度值，具體數(shù)據(jù)如下表所示，具體關系圖如6所示：灰度值51046384786895601138113466黑體溫度(℃)406080100120140采用紅外標定工具Prism5.0進行分析，即可得到上述擬合方程。結(jié)合上述表格和圖6可知，灰度值對溫度值的響應在小范圍內(nèi)近似線性，響應曲線良好。為了進一步提高紅外熱圖的顯示效果，紅外圖像數(shù)據(jù)包為十六位，而普通顯示器解析精度只有八位，在對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得灰度圖像時，具體采用如下步驟：對符合協(xié)議標準的紅外圖像數(shù)據(jù)包進行解碼，獲得檢測圖像；通過如下線性映射變換函數(shù)，將檢測圖像的灰度映射為灰度圖像，Gn=0;G0≤Gb255;G0≥256/Rint[(G0-Gb)*R];others]]>其中，G0為檢測圖像的原始灰度，Gn為灰度圖像的灰度，Gb和R為預設的固定值，在實際應用時，R可以根據(jù)儀器特點設置，如R＝256/N,N＝214。最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。當前第1頁1 2 3