專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電一體化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方
法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在非接觸式測(cè)量方面應(yīng)用較廣的是基于測(cè)距和測(cè)角的尺寸測(cè)量技術(shù)，即通過(guò)對(duì)目標(biāo)兩端分別進(jìn)行距離測(cè)量，并同時(shí)測(cè)量?jī)纱螠y(cè)距的夾角，運(yùn)用余弦定理可獲取目標(biāo)兩端點(diǎn)間長(zhǎng)度；此種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在對(duì)固定和有形目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)具有較高精度，但在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和無(wú)具體形態(tài)目標(biāo)(如火源、煙囪噴出氣體等)測(cè)量時(shí)由于瞄準(zhǔn)問(wèn)題不易測(cè)到目標(biāo)，固此種方式僅限于固定實(shí)體目標(biāo)，多在城建、地理等勘測(cè)方面應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有測(cè)量方式不能測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和無(wú)具體形態(tài)目標(biāo)等熱目標(biāo)的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)方案如下該系統(tǒng)包括光學(xué)同軸設(shè)置的熱像儀和激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀和熱像儀的輸出信號(hào)分別連入智能處理模塊，該智能處理模塊包括順次連接的A/D模塊、第一緩存器、微處理器、第二緩存器和D/A模塊，所述微處理器還連接有用于與激光測(cè)距儀通訊的接口。進(jìn)一步的，所述微處理器還分別連接有FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和SDRAM程序存儲(chǔ)器。進(jìn)一步的，所述智能處理模塊設(shè)于所述熱像儀中。進(jìn)一步的，所述智能處理模塊設(shè)于一計(jì)算機(jī)內(nèi)。本發(fā)明的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量方法的步驟如下( I)搭建測(cè)量系統(tǒng)，將熱像儀與激光測(cè)距儀光學(xué)同軸設(shè)置，并將熱像儀和激光測(cè)距儀的分別與智能處理模塊的對(duì)應(yīng)端口相連；(2)利用熱像儀獲得熱目標(biāo)圖像并傳入智能處理模塊中；(5)智能處理模塊控制激光測(cè)距儀獲取測(cè)距信息；(6)智能處理模塊對(duì)熱目標(biāo)圖像進(jìn)行圖像處理，獲取目標(biāo)在熱目標(biāo)圖像中的像素面積；(5)根據(jù)得到的像素面積和測(cè)距信息，計(jì)算得到目標(biāo)的實(shí)際切面面積。進(jìn)一步的，所述步驟(4)中對(duì)如目標(biāo)圖像進(jìn)行圖像處理是先對(duì)圖像進(jìn)行目標(biāo)粗分來(lái)初步提取熱目標(biāo)，再進(jìn)行目標(biāo)細(xì)分來(lái)剔除介于目標(biāo)和背景灰度的中間灰度區(qū)域，再對(duì)僅存的目標(biāo)圖像進(jìn)行目標(biāo)提取、統(tǒng)計(jì)，獲取目標(biāo)在熱目標(biāo)圖像中的像素面積。進(jìn)一步的，所述目標(biāo)粗分的過(guò)程為首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而遍歷直方圖整個(gè)灰度區(qū)域每次均將圖像分割為兩部分，分別計(jì)算其方差，并將兩部分方差相減取絕對(duì)值；遍歷完畢后在得到所有絕對(duì)值中取最大值，其對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)即為用于分割圖像的灰度級(jí)；最后對(duì)圖像進(jìn)行遍歷，將小于此灰度級(jí)的像素置0，大于等于此灰度級(jí)的保持不變。進(jìn)一步的，所述目標(biāo)細(xì)分的過(guò)程為首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而遍歷直方圖整個(gè)灰度區(qū)域每次均將圖像分割為兩部分，分別計(jì)算其信息熵，并將兩部分信息熵相減取絕對(duì)值；遍歷完畢后在得到所有絕對(duì)值中取最大值，其對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)為用于分割圖像的灰度級(jí)；最后對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理將小于此灰度級(jí)的像素置0，大于等于此灰度級(jí)的置I。進(jìn)一步的，所述目標(biāo)提取的過(guò)程為對(duì)目標(biāo)細(xì)分得到的二值圖進(jìn)行遍歷，將當(dāng)前像素與像素值為I的相鄰像素組成的集合進(jìn)行比較，若與之相鄰則并入該類(lèi)，否則設(shè)為新類(lèi)；在遍歷完畢后會(huì)得到場(chǎng)景內(nèi)所有目標(biāo)的像素尺寸、像素面積、平均灰度特征。進(jìn)一步的，所述步驟(5)中目標(biāo)的實(shí)際切面面積S=NXSp，其中N為目標(biāo)所占像素
面積，成像面陣單個(gè)象元對(duì)應(yīng)的實(shí)際面積；
權(quán)利要求
1.一種非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括光學(xué)同軸設(shè)置的熱像儀和激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀和熱像儀的輸出信號(hào)分別連入智能處理模塊，該智能處理模塊包括順次連接的A/D模塊、第一緩存器、微處理器、第二緩存器和D/A模塊，所述微處理器還連接有用于與激光測(cè)距儀通訊的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器還分別連接有FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和SDRAM程序存儲(chǔ)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述智能處理模塊設(shè)于所述熱像儀中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述智能處理模塊設(shè)于一計(jì)算機(jī)內(nèi)。
5.一種非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量方法，其特征在于，該方法的步驟如下 (1)搭建測(cè)量系統(tǒng)，將熱像儀與激光測(cè)距儀光學(xué)同軸設(shè)置，并將熱像儀和激光測(cè)距儀的分別與智能處理模塊的對(duì)應(yīng)端口相連； (2)利用熱像儀獲得熱目標(biāo)圖像并傳入智能處理模塊中； (3)智能處理模塊控制激光測(cè)距儀獲取測(cè)距信息； (4)智能處理模塊對(duì)熱目標(biāo)圖像進(jìn)行圖像處理，獲取目標(biāo)在熱目標(biāo)圖像中的像素面積； (5)根據(jù)得到的像素面積和測(cè)距信息，計(jì)算得到目標(biāo)的實(shí)際切面面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(4)中對(duì)如目標(biāo)圖像進(jìn)行圖像處理是先對(duì)圖像進(jìn)行目標(biāo)粗分來(lái)初步提取熱目標(biāo)，再進(jìn)行目標(biāo)細(xì)分來(lái)剔除介于目標(biāo)和背景灰度的中間灰度區(qū)域，再對(duì)僅存的目標(biāo)圖像進(jìn)行目標(biāo)提取、統(tǒng)計(jì)，獲取目標(biāo)在熱目標(biāo)圖像中的像素面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)粗分的過(guò)程為首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而遍歷直方圖整個(gè)灰度區(qū)域每次均將圖像分割為兩部分，分別計(jì)算其方差，并將兩部分方差相減取絕對(duì)值；遍歷完畢后在得到所有絕對(duì)值中取最大值，其對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)即為用于分割圖像的灰度級(jí)；最后對(duì)圖像進(jìn)行遍歷，將小于此灰度級(jí)的像素置O，大于等于此灰度級(jí)的保持不變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)細(xì)分的過(guò)程為首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而遍歷直方圖整個(gè)灰度區(qū)域每次均將圖像分割為兩部分，分別計(jì)算其信息熵，并將兩部分信息熵相減取絕對(duì)值；遍歷完畢后在得到所有絕對(duì)值中取最大值，其對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)為用于分割圖像的灰度級(jí)；最后對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理將小于此灰度級(jí)的像素置O，大于等于此灰度級(jí)的置I。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述目標(biāo)提取的過(guò)程為對(duì)目標(biāo)細(xì)分得到的二值圖進(jìn)行遍歷，將當(dāng)前像素與像素值為I的相鄰像素組成的集合進(jìn)行比較，若與之相鄰則并入該類(lèi)，否則設(shè)為新類(lèi)；在遍歷完畢后會(huì)得到場(chǎng)景內(nèi)所有目標(biāo)的像素尺寸、像素面積、平均灰度特征。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中目標(biāo)的實(shí)際切面面積$ = # XSjf，其中N為目標(biāo)所占像素面積，成像面陣單個(gè)象元對(duì)應(yīng)的實(shí)際面積
全文摘要
本發(fā)明涉及非接觸式熱目標(biāo)尺寸測(cè)量系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括光學(xué)同軸設(shè)置的熱像儀和激光測(cè)距儀，該激光測(cè)距儀和熱像儀的輸出信號(hào)分別連入智能處理模塊，該智能處理模塊包括順次連接的A/D模塊、第一緩存器、微處理器、第二緩存器和D/A模塊，微處理器連接有用于與激光測(cè)距儀通訊的接口；本發(fā)明融合紅外傳感器熱信號(hào)、激光/超聲波/雷達(dá)測(cè)距距離，運(yùn)用圖像處理技術(shù)和三角變換原理，以非接觸和被動(dòng)方式自動(dòng)捕獲和計(jì)算目標(biāo)尺寸，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中飛行物、海中艦船、地上行駛車(chē)輛等幾乎所有有形熱目標(biāo)切面尺寸和面積的快速測(cè)量，可應(yīng)用于森林防火、地?zé)峥睖y(cè)等需要對(duì)某熱區(qū)域進(jìn)行非接觸式尺寸/面積評(píng)估的領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)不通過(guò)接觸目標(biāo)、警醒目標(biāo)進(jìn)行尺寸測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102914261SQ20121037452
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者蔣曉陽(yáng), 王宗俐, 常佳, 于露 申請(qǐng)人:凱邁(洛陽(yáng))測(cè)控有限公司