一種紅外連續火源監測方法及系統的製作方法
2023-12-04 21:50:31 1
一種紅外連續火源監測方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種紅外連續火源監測方法及系統，包括：採集灰度圖像、進行灰度圖像校正、獲取平均灰度值及最高灰度值、獲取校正溫度、監測最高溫度，本發明減少了測溫設備生產流程，提高了生產效率，降低了產品成本；通過在測溫過程中的灰度圖像校正，完全擺脫了對機械校正部件的依賴，大大延長了設備的使用壽命，真正實現不中斷校正，全實時，無幀損。極大的提高了設備的穩定性，非常適宜在戶外環境長時間工作，為紅外熱成像在該領域的應用提供的堅實的技術支撐。由於本發明紅外測溫採用了預存灰度圖像校正，校正過程不中斷,實現了連續測溫，並且在監測過程中不會出現視頻丟幀，真正做到了連續測溫監測，提高了監測效果。
【專利說明】-種紅外連續火源監測方法及系統
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種火源監測系統，尤其設及一種進行紅外無校正中斷的連續火源監 測方法及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著電子技術的發展，紅外成像和紅外測溫越來越廣泛地應用到人們生產和生活 的多個領域。自然界中任何溫度高於絕對零度的物體，都會不停地向周圍空間福射包括紅 外波段在內的電磁波，物體表面的溫度越高，紅外福射能量就越多，因此可W利用紅外福射 測量物體表面的熱狀態。現有技術的紅外測溫，結構複雜，需要專口的黑體及其它參考物， 成本高。程序在大面積的森林中，火災往往是由隱火引發，該是毀滅性火災的根源，而用現 有的普通檢測方法，很難發現該種隱性火災苗頭。而應用紅外熱成像儀可W快速有效地發 現該些隱火，並且可W準確判定火災的地點和範圍，但傳統紅外熱成像技術的測溫設備，生 產和設備維護成本很高，而且每間隔一段時間就需要機械校正一次，每次機械校正過程都 會發生視頻丟帖現象，並且設備工作過程中機械校部件特別容易失靈。機械校正部件失靈 是導致紅外熱成像設備不能正常工作的主要原因，導致目前使用機械校正方法的紅外熱成 像設備故障率居高不下。該類應用的紅外熱成像設備一般都安裝在建築物或著山脈林區的 最高點，維修維護時非常耗費人力物力，高額的售後維護成本限制了紅外熱成像在該領域 的大面積應用。
【發明內容】
[0003] 本發明解決的技術問題是；構建一種紅外連續火源監測方法及系統，降低了生成 成本，提高了生產效率，克服了現有紅外測溫設備通常需要進行機械校正，導致圖像中斷， 設備機械故障多的技術問題，降低了維護成本。另外，本發明專利還克服現有技術在校正過 程中視頻丟帖，影響監測效果的技術問題。
[0004] 本發明的技術方案是：提供一種紅外連續火源監測方法，包括由紅外焦平面傳感 器組成的紅外焦平面傳感器陣列，所述紅外連續火源監測方法包括如下步驟：
[0005] 預存灰度圖像：預存紅外焦平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多幅溫度均勻 物體的灰度圖像。
[0006] 採集灰度圖像；通過紅外焦平面傳感器陣列和光學機構獲取探測區域的灰度圖 像；
[0007] 進行校正；將當前採集的灰度圖像與預存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差 值，將差值最均勻的灰度圖像與採集的灰度圖像做差進行校正；
[000引獲取平均灰度值及最高灰度值；獲取探測區域內指定區域校正後圖像的平均灰度 值和探測區域校正後圖像的最高灰度值，所述指定區域包括最高灰度值區域之外的區域；
[0009] 獲取校正溫度：根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域 平均灰度值對應的溫度，將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值對應溫度的差值 作為校正溫度；
[0010] 監測最高溫度：根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係得到探測區域內最高灰度 值對應的第一溫度，將所述第一溫度採用所述校正溫度進行校正獲取探測區域內最高灰度 值對應的溫度。
[0011] 本發明的進一步技術方案是：所述定標溫度和圖像灰度值的對應關係為定標溫度 和圖像灰度值的對應曲線關係。
[0012] 本發明的進一步技術方案是：所述定標溫度和圖像灰度值的對應關係包括紅外焦 平面傳感器不同工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係，取當前紅外焦平面傳感 器工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係。
[0013] 本發明的進一步技術方案是：在進行校正步驟中，將差值最均勻圖像對應的預存 灰度圖像與紅外焦平面傳感器當前採集的灰度圖像做差進行單點校正。
[0014] 本發明的進一步技術方案是：在進行校正步驟中，所述多幅溫度均勻物體的灰度 圖像為與當前環境溫度相近的多幅預存灰度圖像。
[0015] 本發明的進一步技術方案是：在監測最高溫度步驟中，還包括設置高溫報警闊值， 在探測區域內最高灰度值對應的溫度超過高溫報警闊值時進行高溫報警。
[0016] 本發明的進一步技術方案是：在監測最高溫度步驟中，還包括設置監測的最高溫 度當前環境溫度的差值闊值，若監測的最高溫度當前環境溫度的差值大於差值闊值時進行 報警。
[0017] 本發明的進一步技術方案是：構建一種紅外連續火源監測系統，包括由紅外焦平 面傳感器組成的紅外焦平面傳感器陣列、採集灰度圖像的採集模塊、對灰度圖像進行校正 的校正模塊、平均灰度值獲取模塊、最高灰度值獲取模塊、校正溫度獲取模塊、監測模塊，通 過紅外焦平面傳感器陣列和光學機構獲取探測區域的灰度圖像；所述校正模塊預存紅外焦 平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多幅溫度均勻物體的灰度圖像，分別獲取當前採集 的灰度圖像與多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值，所述校正模塊將差值最均勻的圖像對 應的背景圖像的灰度圖像與紅外焦平面傳感器採集的探測區域探測信號的灰度圖像做差 進行校正；所述平均灰度值獲取模塊獲取探測區域內指定區域校正後的平均灰度值，所述 指定區域包括最高灰度值區域之外的區域；所述最高灰度值獲取模塊獲取探測區域內校正 後的最高灰度值；根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域平均灰 度值對應的溫度，所述校正溫度獲取模塊將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值 對應溫度的差值作為校正溫度；所述監測模塊根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係得到 探測區域內最高灰度值對應的第一溫度，將所述第一溫度採用所述校正溫度進行校正獲取 探測區域內最高灰度值對應的溫度。
[0018] 本發明的進一步技術方案是：所述定標溫度和圖像灰度值的對應關係包括紅外焦 平面傳感器不同工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係，取當前紅外焦平面傳感 器工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係。
[0019] 本發明的進一步技術方案是；還包括高溫報警模塊，所述高溫報警模塊設置高溫 報警闊值，在探測區域內最高灰度值對應的溫度超過高溫報警闊值時進行高溫報警。
[0020] 本發明的技術效果是：構建一種紅外連續火源監測方法及系統，包括由紅外焦平 面傳感器組成的紅外焦平面傳感器陣列，通過紅外焦平面傳感器陣列和光學機構獲取探測 區域的灰度圖像；將當前採集的灰度圖像與預存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值， 將差值最均勻的灰度圖像與採集的灰度圖像做差進行校正；獲取探測區域內指定區域校正 後圖像的平均灰度值和探測區域校正後圖像的最高灰度值，所述指定區域包括最高灰度值 區域之外的區域；根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域平均灰 度值對應的溫度，將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值對應溫度的差值作為校 正溫度；根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係得到探測區域內最高灰度值對應的第一溫 度，將所述第一溫度採用所述校正溫度進行校正獲取探測區域內最高灰度值對應的溫度。 本發明專利的紅外連續火源監測方法及系統，減少了測溫設備生產流程，提高了生產效率， 降低了產品成本；通過在測溫過程中的灰度圖像校正，完全擺脫了對機械校正部件的依賴， 大大延長了設備的使用壽命，真正實現不中斷校正，全實時，無帖損。極大的提高了設備的 穩定性，非常適宜在戶外環境長時間工作，為紅外熱成像在該領域的應用提供的堅實的技 術支撐。由於本發明紅外測溫採用了預存灰度圖像校正，校正過程不中斷，實現了連續測 溫，並且在監測過程中不會出現視頻丟帖，真正做到了連續測溫監測，提高了監測效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0022] 圖2為本發明的溫度和圖像灰度值曲線關係。
[0023] 圖3為本發明傳感器不同工作溫度下的溫度和圖像灰度值曲線關係。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。
[0025] 本發明的【具體實施方式】是；提供一種紅外連續火源監測方法，包括由紅外焦平面 傳感器組成的紅外焦平面傳感器陣列、光學機構，所述紅外連續火源監測方法包括如下步 驟：
[0026] 預存灰度圖像：預存紅外焦平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多幅溫度均勻 物體的灰度圖像。
[0027] 具體實施過程是；預先採集紅外焦平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多幅溫 度均勻物體的灰度圖像，然後將其預存。紅外焦平面傳感器陣列的每個傳感器單元對應一 個像素，紅外焦平面傳感器陣列的全部傳感器單元探測信號經轉換處理即成為一幅灰度圖 像。
[002引採集灰度圖像；通過紅外焦平面傳感器陣列和光學機構獲取探測區域的灰度圖 像。
[0029] 具體實施過程是；在紅外焦平面傳感器探測區域內，紅外焦平面傳感器陣列中的 傳感器傳感該探測區域的物體，後端設備獲取傳感器的輸出電壓，經模數轉換為數位訊號 的灰度圖像。目P，採集探測區域內的探測信號，獲取該探測信號的灰度圖像。
[0030] 進行校正；將當前採集的灰度圖像與預存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差 值，將差值最均勻的灰度圖像與採集的灰度圖像做差進行校正。
[0031] 具體實施過程如下；預先存儲該紅外焦平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多 幅溫度均勻物體的灰度圖像，然後選取多幅溫度均勻物體的灰度圖像，對於採集的探測區 域內的探測信號，將獲取該探測信號的灰度圖像分別與選取的多幅溫度均勻物體的灰度圖 像做差，得到多個對應的灰度圖像差值，選取差值最均勻的圖像對應的背景圖像的灰度圖 像為灰度圖像校正值，將該灰度圖像校正值與採集的探測區域探測信號的灰度圖像做差進 行校正，得到探測區域探測信號校正後的灰度圖像。具體實施例中，對探測區域探測信號的 灰度圖像進行校正包括進行單點和兩點校正的方式，也包括其它校正方式。
[0032] 獲取平均灰度值及最高灰度值；獲取探測區域內指定區域校正後圖像的平均灰度 值和探測區域校正後圖像的最高灰度值，所述指定區域包括最高灰度值區域之外的區域。
[0033] 具體實施過程如下；指定探測區域的部分或全部區域，獲取該指定區域探測信號 的校正後的灰度圖像，然後平均，取該指定區域校正後灰度圖像的平均值，得取該指定區域 探測信號的平均灰度值，所述指定區域包括最高灰度值區域之外的區域。取探測區域探測 信號的校正後最高灰度值。
[0034] 獲取校正溫度：根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域 平均灰度值對應的溫度，將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值對應溫度的差值 作為校正溫度。
[0035] 具體實施過程如下；定標溫度和圖像灰度值具有對應關係，根據定標溫度和圖像 灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域平均灰度值對應的溫度，具體實施例中，所述 定標溫度和圖像灰度值的對應關係是一種曲線關係，即為定標溫度和圖像灰度值的對應曲 線關係。
[0036] 定標溫度和圖像灰度值的對應曲線關係由系統預先構建，不需要每次測溫時構 建，其具體構建過程如下：
[0037] 要獲取溫度與灰度曲線的關係，首先建立溫度t和圖像灰度值g的數學模型，並採 集不同溫度t下的圖像灰度值g，然後計算模型係數，最終得到了模型公式。現舉例如何得 到模型公式：
[003引建立一個建立溫度t和圖像灰度值g的數學模型；g = a*t3+b*t2+c*t+d ;其中t為 溫度，g為灰度，a, b，C，d為常數。
[0039] 採集數據；分別採集溫度tl、t2、t3、，t4時的灰度值g = gl、g2、g3、g4。
[0040] 把上述t與g分別代入模型g = a*t3+b*t2+c*t+d中，得到如下方程組；
[0041]
【權利要求】
1. 一種紅外連續火源監測方法，其特徵在於，包括由紅外焦平面傳感器組成的紅外焦 平面傳感器陣列、光學機構，所述紅外連續火源監測方法包括如下步驟： 預存灰度圖像：預存紅外焦平面傳感器陣列不同工作溫度條件下的多幅溫度均勻物體 的灰度圖像； 採集灰度圖像：通過紅外焦平面傳感器陣列和光學機構獲取探測區域的灰度圖像； 進行校正：將當前採集的灰度圖像與預存的多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值，將 差值最均勻的灰度圖像與採集的灰度圖像做差進行校正； 獲取平均灰度值及最高灰度值：獲取探測區域內指定區域校正後圖像的平均灰度值和 探測區域校正後圖像的最高灰度值，所述指定區域包括最高灰度值區域之外的區域； 獲取校正溫度：根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域平均 灰度值對應的溫度，將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值對應溫度的差值作為 校正溫度； 監測最高溫度：根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係得到探測區域內最高灰度值對 應的第一溫度，將所述第一溫度採用所述校正溫度進行校正獲取探測區域內最高灰度值對 應的溫度。
2. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，所述定標溫度和圖像灰 度值的對應關係為定標溫度和圖像灰度值的對應曲線關係。
3. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，所述定標溫度和圖像灰 度值的對應關係包括紅外焦平面傳感器不同工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應 關係，取當前紅外焦平面傳感器工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係。
4. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，在進行校正步驟中，將差 值最均勻圖像對應的預存灰度圖像與紅外焦平面傳感器當前採集的灰度圖像做差進行單 點校正。
5. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，在進行校正步驟中，所述 多幅溫度均勻物體的灰度圖像為與當前環境溫度相近的多幅預存灰度圖像。
6. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，在監測最高溫度步驟中， 還包括設置高溫報警閾值，在探測區域內最高灰度值對應的溫度超過高溫報警閾值時進行 高溫報警。
7. 根據權利要求1所述紅外連續火源監測方法，其特徵在於，在監測最高溫度步驟中， 還包括設置監測的最高溫度當前環境溫度的差值閾值，若監測的最高溫度當前環境溫度的 差值大於差值閾值時進行報警。
8. -種紅外連續火源監測系統，其特徵在於，包括由紅外焦平面傳感器組成的紅外焦 平面傳感器陣列、光學機構、採集灰度圖像的採集模塊、對灰度圖像進行校正的校正模塊、 平均灰度值獲取模塊、最高灰度值獲取模塊、校正溫度獲取模塊、監測模塊，通過紅外焦平 面傳感器陣列和光學機構獲取探測區域的灰度圖像；所述校正模塊預存紅外焦平面傳感器 陣列不同工作溫度條件下的多幅溫度均勻物體的灰度圖像，分別獲取當前採集的灰度圖像 與多幅溫度均勻物體的灰度圖像的差值，所述校正模塊將差值最均勻的圖像對應的背景圖 像的灰度圖像與紅外焦平面傳感器採集的探測區域探測信號的灰度圖像做差進行校正；所 述平均灰度值獲取模塊獲取探測區域內指定區域校正後的平均灰度值，所述指定區域包括 最高灰度值區域之外的區域；所述最高灰度值獲取模塊獲取探測區域內校正後的最高灰度 值；根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係獲取探測區域內指定區域平均灰度值對應的溫 度，所述校正溫度獲取模塊將環境溫度與探測區域內指定區域的平均灰度值對應溫度的差 值作為校正溫度；所述監測模塊根據定標溫度和圖像灰度值的對應關係得到探測區域內最 高灰度值對應的第一溫度，將所述第一溫度採用所述校正溫度進行校正獲取探測區域內最 高灰度值對應的溫度。
9. 根據權利要求8所述紅外連續火源監測系統，其特徵在於，所述定標溫度和圖像灰 度值的對應關係包括紅外焦平面傳感器不同工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應 關係，取當前紅外焦平面傳感器工作溫度下的定標溫度和圖像灰度值的對應關係。
10. 根據權利要求8所述紅外連續火源監測系統，其特徵在於，還包括高溫報警模塊， 所述高溫報警模塊設置高溫報警閾值，在探測區域內最高灰度值對應的溫度超過高溫報警 閾值時進行高溫報警。
【文檔編號】G01J5/10GK104501968SQ201410835563
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月28日 優先權日:2014年12月28日
【發明者】姜磊, 易尚潭, 張良 申請人:浙江兆晟科技有限公司