專利名稱：一種抗強光損傷熱像儀及其方法
技術領域：
本發明涉及一種抗強光損傷熱像儀及其方法。
背景技術：
隨著熱像儀技術的發展，熱像儀越來越得到廣泛的應用，例如森林防火、油田、機場、水庫、邊防海防等領域。在某些應用場所，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或出現什么現象，于是將熱像儀對準了太陽、電焊弧光、激光等強光源。而一般的熱像儀沒有防強光照射的裝置，僅在表面貼上帶有警示語的標貼，由于這些強光源具有極高的熱輻射，會造成成像元件的永久損壞，導致設備癱瘓，失去了對目標的監控，造成不必要的損失
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種抗強光損傷熱像儀及其方法，它能夠有效防止強光源持續照射，避免強光源對熱像儀感光元件的損害。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為本發明的一種抗強光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門和紅外探測器，所述快門連接有驅動快門開閉的驅動電機，還包括FPGA控制器，FPGA控制器包括圖像灰度監測模塊，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設在圖像灰度監測模塊中的灰度閾值進行比對，當圖像信號的某一區域中出現超出灰度閾值的高灰度值時，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測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，當判斷出該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域連續時，確定有強光攝入，并發出強光信號；以及快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發出的強光信號后控制驅動電機關閉快門。上述FPGA控制器還包括快門延時開啟模塊，所述快門延時開啟模塊連接快門控制模塊和驅動電機，用于在快門控制模塊控制關閉快門后經延時開啟快門。上述FPGA控制器的控制指令輸入端連接有上位機或者監控用控制鍵盤。本發明抗強光損傷熱像儀的抗強光損傷方法，包括以下步驟a.在FPGA控制器中預設灰度閾值，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設的灰度閾值進行比對，監測圖像信號的某一區域中是否出現超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進行步驟b，如果否，返回步驟a ；b.將步驟a中監測到的圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，判斷該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域是否連續，如果是，則確定有強光攝入，并進行步驟C，如果否，返回步驟a ；c.控制快門關閉。
上述在步驟c后進行步驟d，步驟d為快門關閉設定時間后自動開啟快門。本發明的有益效果是能夠判斷是否在某一區域有連續強光攝入，一旦確定有會強制關閉靶面前的快門，避免強光源直接照在探測器的靶面上，從而避免強光對探測器造成的永久損壞。


圖I為本發明的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明本發明的一種抗強光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門和紅外探測器，快門連接有 驅動快門開閉的驅動電機，還包括FPGA控制器，FPGA控制器包括圖像灰度監測模塊、圖像比對模塊和快門控制模塊。圖像灰度監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設在圖像灰度監測模塊中的灰度閾值進行比對，當圖像信號的某一區域中出現超出灰度閾值的高灰度值時，將該強光信號傳送出去。根據紅外熱成像的原理，在不同的天氣環境下采集各種狀態下的強光圖像，由于熱輻射很強烈，經紅外探測器成像后強光部分的灰度值比其周圍背景的灰度值高，分析不同光強下強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閾值也可以是雙閾值，實現方式可以選擇內部預設、手動修改和自適應等方式。采集含有強光的圖像，根據選擇的閾值對圖像進行比對分割。采用以下式子進行表不:
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)表示采集的強光圖像，x，y表示像素點的坐標，T是灰度閾值，I表示強光點，O表示背景點，當采集的強光圖像的灰度值大于等于閾值T時，認為是強光點，小于閾值T時則歸為背景點。例如探測器檢測到一幅圖像，圖像為320*240，由于強光部分的灰度值比背景值高出很多，為了分割計算簡單快速，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存變量的范圍，采用分塊計算的方法。首先將圖像分成15行10列即150個32*16的像素塊,計算每個像素塊的灰度累加值,然后求出這150個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，如果比設定的閾值大，將這個像素點標注為1，如果比設定的閾值小，則將這個像素點標注為O。圖像比對模塊用于接收圖像灰度監測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，當判斷出該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域連續時，確定有強光攝入，并發出強光信號。
圖像采集模塊不斷將采集到的圖像送入圖像對比模塊，圖像對比模塊根據閾值對每幀圖像進行比對判斷找出強光點并進行標記，然后將其輸入到圖像區域檢測模塊。采用區域連通法對閾值分割法處理完的圖像F(X，y)進行連通區域搜索。先判斷當前像素點是否是強光點，如果是強光點則判斷其上下左右相鄰的幾個像素是不是強光點，如果周圍的點是強光點則把該像素點劃到強光區域，如果不是則認為是干擾點，舍去。依次進行上述搜索，并統計連通區域的面積，如果連通區域的面積 達到了強光區域的最小面積要求，就認為是強光攝入。快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發出的強光信號后控制驅動電機關閉快門。采用FPGA控制器控制電機驅動芯片BD6221，電機驅動芯片輸出電壓控制驅動電機關閉或開啟快門。FPGA控制器還包括快門延時開啟模塊，所述快門延時開啟模塊連接快門控制模塊和驅動電機，用于在快門控制模塊控制關閉快門后經延時開啟快門。假設熱像儀一不小心對準了太陽，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，太陽作為一個球體，灰度高的區域肯定是連續的，所以在FPGA控制器探測到多幀圖像都是如此的情況下，FPGA控制器控制探測器關閉快門，太陽就無法穿過快門損壞快門后面的成像器件。另外，還設置FPGA控制器檢測到高溫目標關閉快門后快門再次開啟的時間。首先通過遠程提前給延時開啟模塊設定一個檢測到高溫物體后快門再次開啟的時間，熱像儀在旋轉的過程中即使不小心檢測到高溫目標擋片關閉后，在設定的時間后可以自動打開快門，達到即使檢測到目標為高溫物體也可不必重新加電啟動探測器的目的，實現了自動化無人值守；另一個功能，可以將抗強光損傷的功能關閉，即遇到高溫目標也不檢測。FPGA控制器的控制指令輸入端連接有上位機或者監控用控制鍵盤。能夠通過485總線接收來自上位機或者監控用控制鍵盤的控制指令，隨時對監控設備進行控制。通過上位機或者監控用鍵盤與處理器通信，設置好合適的抗強光閾值。本發明抗強光損傷熱像儀的抗強光損傷方法，包括以下步驟a.在FPGA控制器中預設灰度閾值，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設的灰度閾值進行比對，監測圖像信號的某一區域中是否出現超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進行步驟b，如果否，返回步驟a ；b.將步驟a中監測到的圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，判斷該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域是否連續，如果是，則確定有強光攝入，并進行步驟C，如果否，返回步驟a ；c.控制快門關閉。
權利要求
1.一種抗強光損傷熱像儀，包括紅外鏡頭、快門和紅外探測器，所述快門連接有驅動快門開閉的驅動電機，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設在圖像灰度監測模塊中的灰度閾值進行比對，當圖像信號的某一區域中出現超出灰度閾值的高灰度值時，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測模塊傳送出的圖像信號，并將該圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，當判斷出該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域連續時，確定有強光攝入，并發出強光信號；以及 快門控制模塊，用于在接收到圖像比對模塊發出的強光信號后控制驅動電機關閉快門。
2.根據權利要求I所述抗強光損傷熱像儀，其特征在于所述FPGA控制器還包括快門延時開啟模塊，所述快門延時開啟模塊連接快門控制模塊和驅動電機，用于在快門控制模塊控制關閉快門后經延時開啟快門。
3.根據權利要求I所述抗強光損傷熱像儀，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或者監控用控制鍵盤。
4.一種權利要求I所述抗強光損傷熱像儀的抗強光損傷方法，其特征在于，包括以下步驟 a.在FPGA控制器中預設灰度閾值，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設的灰度閾值進行比對，監測圖像信號的某一區域中是否出現超出灰度閾值的高灰度值，如果是，則進行步驟b，如果否，返回步驟a ； b.將步驟a中監測到的圖像信號前后連續的若干幀圖像信號進行比對，判斷該若干幀圖像信號中含有高灰度值的區域是否連續，如果是，則確定有強光攝入，并進行步驟C，如果否，返回步驟a ； c.控制快門關閉。
5.根據權利要求4所述抗強光損傷熱像儀的抗強光損傷方法，其特征在于在步驟c后進行步驟d，步驟d為快門關閉設定時間后自動開啟快門。
全文摘要
本發明的一種抗強光損傷熱像儀包括紅外鏡頭、快門和紅外探測器，快門連接有驅動快門開閉的驅動電機，還包括FPGA控制器，FPGA控制器包括圖像灰度監測模塊、圖像比對模塊和快門控制模塊。抗強光損傷熱像儀的抗強光損傷方法是在FPGA控制器探測到多幀圖像都含有強光的情況下，控制探測器關閉快門，使強光就無法穿過快門損壞快門后面的成像器件，從而達到保護熱像儀的效果。
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 優先權日2012年9月25日
發明者王向明, 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