專利名稱：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，熱像儀越來越得到廣泛的應(yīng)用，例如森林防火、油田、機(jī)場、水庫、邊防海防等領(lǐng)域。在某些應(yīng)用場所，由于很多人對熱成像不了解，或者好奇心作怪，想看看將熱像儀對著高溫物體會有什么反應(yīng)或出現(xiàn)什么現(xiàn)象，于是將熱像儀對準(zhǔn)了太陽、電焊弧光、激光等強(qiáng)光源。而一般的熱像儀沒有防強(qiáng)光照射的裝置，僅在表面貼上帶有警示語的標(biāo)貼，由于這些強(qiáng)光源具有極高的熱輻射，會造成成像元件的永久損壞，導(dǎo)致設(shè)備癱瘓，失去了對目標(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)光源對熱像儀感光元件的損害。為了解決上述技術(shù)問題，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、快門和紅外探測器，所述快門連接有驅(qū)動快門開閉的驅(qū)動電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測模塊，與紅外探測器信號連接，用于將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對，當(dāng)圖像信號的某一區(qū)域中出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值時(shí)，將該圖像信號傳送出去；圖像比對模塊，用于接收圖像灰度監(jiān)測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號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；以及快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號后控制驅(qū)動電機(jī)關(guān)閉快門。上述FPGA控制器還包括快門延時(shí)開啟模塊，所述快門延時(shí)開啟模塊連接快門控制模塊和驅(qū)動電機(jī)，用于在快門控制模塊控制關(guān)閉快門后經(jīng)延時(shí)開啟快門。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。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控制器將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對，監(jiān)測圖像信號的某一區(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)測到的圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，判斷該若干幀圖像信號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.控制快門關(guān)閉。
上述在步驟c后進(jìn)行步驟d，步驟d為快門關(guān)閉設(shè)定時(shí)間后自動開啟快門。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，一旦確定有會強(qiáng)制關(guān)閉靶面前的快門，避免強(qiáng)光源直接照在探測器的靶面上，從而避免強(qiáng)光對探測器造成的永久損壞。
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)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明本發(fā)明的一種抗強(qiáng)光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門和紅外探測器，快門連接有 驅(qū)動快門開閉的驅(qū)動電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測模塊、圖像比對模塊和快門控制模塊。圖像灰度監(jiān)測模塊與紅外探測器信號連接，用于將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對，當(dāng)圖像信號的某一區(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)紅外探測器成像后強(qiáng)光部分的灰度值比其周圍背景的灰度值高，分析不同光強(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。灰度閾值的選擇可以是單點(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)選擇的閾值對圖像進(jìn)行比對分割。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)。例如探測器檢測到一幅圖像，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。圖像比對模塊用于接收圖像灰度監(jiān)測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號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。
圖像采集模塊不斷將采集到的圖像送入圖像對比模塊，圖像對比模塊根據(jù)閾值對每幀圖像進(jìn)行比對判斷找出強(qiáng)光點(diǎn)并進(jìn)行標(biāo)記，然后將其輸入到圖像區(qū)域檢測模塊。采用區(qū)域連通法對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)，如果周圍的點(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。快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號后控制驅(qū)動電機(jī)關(guān)閉快門。采用FPGA控制器控制電機(jī)驅(qū)動芯片BD6221，電機(jī)驅(qū)動芯片輸出電壓控制驅(qū)動電機(jī)關(guān)閉或開啟快門。FPGA控制器還包括快門延時(shí)開啟模塊，所述快門延時(shí)開啟模塊連接快門控制模塊和驅(qū)動電機(jī)，用于在快門控制模塊控制關(guān)閉快門后經(jīng)延時(shí)開啟快門。假設(shè)熱像儀一不小心對準(zhǔn)了太陽，太陽的輻射能量會比周圍的其他物體高很多，也就是說太陽的灰度值會比周圍的其他物體例如天空高很多，太陽作為一個(gè)球體，灰度高的區(qū)域肯定是連續(xù)的，所以在FPGA控制器探測到多幀圖像都是如此的情況下，F(xiàn)PGA控制器控制探測器關(guān)閉快門，太陽就無法穿過快門損壞快門后面的成像器件。另外，還設(shè)置FPGA控制器檢測到高溫目標(biāo)關(guān)閉快門后快門再次開啟的時(shí)間。首先通過遠(yuǎn)程提前給延時(shí)開啟模塊設(shè)定一個(gè)檢測到高溫物體后快門再次開啟的時(shí)間，熱像儀在旋轉(zhuǎn)的過程中即使不小心檢測到高溫目標(biāo)擋片關(guān)閉后，在設(shè)定的時(shí)間后可以自動打開快門，達(dá)到即使檢測到目標(biāo)為高溫物體也可不必重新加電啟動探測器的目的，實(shí)現(xiàn)了自動化無人值守；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。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。能夠通過485總線接收來自上位機(jī)或者監(jiān)控用控制鍵盤的控制指令，隨時(shí)對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。通過上位機(jī)或者監(jiān)控用鍵盤與處理器通信，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控制器將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對，監(jiān)測圖像信號的某一區(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)測到的圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，判斷該若干幀圖像信號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、快門和紅外探測器，所述快門連接有驅(qū)動快門開閉的驅(qū)動電機(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)測模塊，與紅外探測器信號連接，用于將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)在圖像灰度監(jiān)測模塊中的灰度閾值進(jìn)行比對，當(dāng)圖像信號的某一區(qū)域中出現(xiàn)超出灰度閾值的高灰度值時(shí)，將該圖像信號傳送出去； 圖像比對模塊，用于接收圖像灰度監(jiān)測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，當(dāng)判斷出該若干幀圖像信號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；以及 快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發(fā)出的強(qiáng)光信號后控制驅(qū)動電機(jī)關(guān)閉快門。
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控制器還包括快門延時(shí)開啟模塊，所述快門延時(shí)開啟模塊連接快門控制模塊和驅(qū)動電機(jī)，用于在快門控制模塊控制關(guān)閉快門后經(jīng)延時(shí)開啟快門。
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。
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控制器將紅外探測器輸出的每一幀圖像信號中的灰度值與預(yù)設(shè)的灰度閾值進(jìn)行比對，監(jiān)測圖像信號的某一區(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)測到的圖像信號前后連續(xù)的若干幀圖像信號進(jìn)行比對，判斷該若干幀圖像信號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為快門關(guān)閉設(shè)定時(shí)間后自動開啟快門。
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、快門和紅外探測器，快門連接有驅(qū)動快門開閉的驅(qū)動電機(jī)，還包括FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器包括圖像灰度監(jiān)測模塊、圖像比對模塊和快門控制模塊?？箯?qiáng)光損傷熱像儀的抗強(qiáng)光損傷方法是在FPGA控制器探測到多幀圖像都含有強(qiáng)光的情況下，控制探測器關(guān)閉快門，使強(qiáng)光就無法穿過快門損壞快門后面的成像器件，從而達(dá)到保護(hù)熱像儀的效果。
文檔編號H04N5/235GK102889932SQ20121036259
公開日2013年1月23日 申請日期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 申請人:山東神戎電子股份有限公司