一种红外热图像伪彩色处理方法及装置与流程

本申请涉及一种红外热图像伪彩色处理方法及装置，属于图像处理领域。

背景技术：

热成像技术是指把设备的红外光转化成人类可见的红外热图像，然后通过观察和分析红外热图像所表征的温度场变化，即可判别设备可能出现的故障，因此热成像技术广泛应用于工业、电气和石化等行业中。

现有技术中，获得的红外热图像是8位灰度图像，其能够表达不多于256级灰度值，以此表现出温度高低差别。实际应用中，为了提高红外热图像可视化效果，将256级灰度值转换为伪彩色，但伪彩色局限于256种颜色数据，但根据红外摄像设备能够获取的温度范围和分辨率，所获取的温度数据数量远超过256个，从而传统的伪彩色方法已无法将红外热图像中的温度信息充分表现出来，即缺乏有效表示温度数据的能力，无法准确判断设备内部潜在的问题,不利于专业人员及时地采取措施，降低设备发生故障而导致的危害和损失。

技术实现要素：

根据本申请的一个方面，提供了一种红外热图像伪彩色处理方法，大大提高了红外热图像的温度表示的能力，使得工程人员通过观察温度高低差别，快速、准确地判断设备内部潜在的问题,及时地采取措施，降低设备发生故障而导致的危害和损失。

本申请提供了一种红外热图像伪彩色处理方法，包括：

离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵；

根据所述三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，得到不少于256个颜色数据；

根据计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列，然后建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，实现红外热图像的伪彩色处理。

其中，离散化颜色空间，具体为：

等距离散化hsi颜色空间。

进一步地，等距离散化hsi颜色空间，具体为：

以冷色调为起点，每间隔δh提取一个色调值，将色调的离散结果从小到大排列；δh为色调h的离散间距；

以圆心到圆周的径向为离散取值方向开始，每间隔δs提取一个饱和度值，直到取到圆周处；δs为饱和度s的离散间距；

以每间隔δi提取一个亮度值；δi为亮度i的离散间距。

其中，根据所述三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，具体为：

利用色差公式根据三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差；

其中，为相邻颜色色差，kl、kc和kh分别表示标准色在亮度、饱和度和色调上的色度参数，δl^*、δcab^*和分别是颜色值与标准色在亮度、饱和度和色调上的相对值，sl、sc和sh分别是kl、kc和kh上的权重系数。

其中，根据计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列，具体为：

根据预设色差阈值和计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列。

进一步地，所述颜色数据个数的上限为256*256*256/色差阈值个。

其中，建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，具体为：

将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射。

本申请还提供了一种红外热图像伪彩色处理装置，包括：离散模块、计算模块、排列模块和映射模块；

所述离散模块，用于离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵；

所述计算模块，用于根据所述离散模块得到的三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，得到不少于256个颜色数据；

所述排列模块，用于根据所述计算模块计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列；

所述映射模块，用于根据将所述排列模块得到的有序排列的颜色数据与有序排列的温度数据进行映射，实现红外热图像的伪彩色处理。

其中，所述离散模块具体用于等距离散化hsi颜色空间。

其中，所述映射模块具体用于将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射。本申请能产生的有益效果包括：

本发明实施例通过离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵，根据形成的三维颜色数据矩阵计算颜色色差，得到不少于256个颜色数据，根据计算出的颜色色差将每种颜色数据有序排列，然后建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，实现红外热图像的伪彩色处理，大大提高了红外热图像的温度表示的能力，使得工程人员通过观察温度高低差别，快速、准确地判断设备内部潜在的问题,及时地采取措施，降低设备发生故障而导致的危害和损失；进一步地，对颜色空间进行等距离散化，使得颜色值在颜色空间中的分布均匀平滑，从而颜色从冷色调到暖色调的变化显得自然；进一步地，将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射，使得颜色数据与温度数据的映射关系更符合故障识别的一般规律。

附图说明

图1为一种红外热图像伪彩色处理方法流程示意图；

图2为离散化后的三维颜色矩阵示意图；

图3为离散化之后的颜色空间说明示意图；

图4为等距离散化hsi颜色空间的示意图；

图5为一种红外热图像伪彩色处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

参见图1，本发明实施例提供了一种红外热图像伪彩色处理方法，该方法包括：

101、离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵；

本发明实施例中，颜色空间可以是hsi(hue，saturation，intensity)、cmy(cyan，magenta，yellow)或hsv(hue，saturation，value)等。

本发明实施例中以hsi颜色空间为例进行说明，离散化颜色空间，具体为：

等距离散化hsi颜色空间。

等距离散化是指将一个连续型变量的取值范围均匀地划成，即连续变量色调h，亮度i和饱和度s的离散间距δh，δi和δs是恒定的，等距离散化后得到的颜色值在颜色空间中的分布均匀平滑，从而颜色从冷色调到暖色调的变化显得比较自然，适合人眼观察。假设h、i和s被均匀划分为α、m和n份。图2为离散化后的三维颜色矩阵示意图；图3为离散化之后的颜色空间说明示意图，如图2和图3所示，其中δh的个数则为α，δs的个数为n，δi的个数为m。于是，色调h中每一个离散值所对应的饱和度s和亮度i的离散结果，可表达为一个大小为m×n的矩阵，将h的离散结果从小到大排列后，形成α×m×n的三维颜色数据矩阵。

进一步地，如图4所示，等距离散化hsi颜色空间，具体为：

以色调h中的冷色调，如蓝色为起点，每间隔δh提取一个色调值；将离散的色调值h从小到大排列；

以圆心到圆周的径向为离散取值方向开始，每间隔δs提取一个饱和度值，直到取到圆周处；

以每间隔δi提取一个亮度值i，得到离散的亮度值i。

通过上述等距离散化之后，即可形成三维颜色数据矩阵，其中，色调h是其中一维，当指定一个色调h值时，就可对应到由饱和度s和亮度i组成的一个二维矩阵。

图4为离散化之后的颜色说明示意图，图4中，虚线1和虚线2分别代表饱和度相同但亮度不同的色彩值；同一圆平面上的虚线1和虚线2分别代表亮度相同但饱和度不同的色彩值。

102、根据上述三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，得到不少于256个颜色数据；

颜色色差又称为颜色相似性度量，是指通过两个颜色间的欧式距离表达人眼视觉感知的颜色差别。

本发明实施例中，根据上述三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，具体为：

利用色差公式根据三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差；

色差公式为；

其中，为相邻颜色色差，kl、kc和kh分别表示标准色在亮度、饱和度和色调上的色度参数，δl^*、δcab^*和分别是颜色值与标准色在亮度、饱和度和色调上的相对值，sl、sc和sh分别是kl、kc和kh上的权重系数，在实际应用中，kl、kc和kh一般取1。

103、根据计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列，然后建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，实现红外热图像的伪彩色处理。

实际应用中，由于计算出的颜色色差相差太近，导致人眼不易区分，因此可以设定色差阈值，色差阈值也可称为恰可觉察差，当两个颜色数据之间的差别大于预设的色差阈值时，视为不同种颜色，否则，视为同一种颜色。

因此，根据计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列，具体为：

根据预设色差阈值和计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列。

现有技术中局限于256种颜色数据，本发明实施例中可得到不少于256个颜色数据，但在实际应用中，设定色差阈值后，颜色数据个数的上限即为256*256*256/色差阈值个。

进一步地，建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，具体为：

将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射。

本发明实施例通过离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵，根据形成的三维颜色数据矩阵计算颜色色差，得到不少于256个颜色数据，根据计算出的颜色色差将每种颜色数据有序排列，然后建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，实现红外热图像的伪彩色处理，大大提高了红外热图像的温度表示的能力，使得工程人员通过观察温度高低差别，快速、准确地判断设备内部潜在的问题,及时地采取措施，降低设备发生故障而导致的危害和损失；进一步地，对颜色空间进行等距离散化，使得颜色值在颜色空间中的分布均匀平滑，从而颜色从冷色调到暖色调的变化显得自然；进一步地，将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射，使得颜色数据与温度数据的映射关系更符合故障识别的一般规律。

参见图5，本发明实施例提供了一种红外热图像伪彩色处理装置，该装置包括：离散模块501、计算模块502、排列模块503和映射模块504；

离散模块501，用于离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵；

具体地，离散模块501用于等距离散化hsi颜色空间。

进一步地，离散模块501包括：第一离散单元，第二离散单元和第三离散单元；

第一离散单元，用于以冷色调为起点，每间隔δh提取一个色调值，并将色调h的离散结果从小到大排列；

第二离散单元，用于以圆心到圆周的径向为离散取值方向开始，每间隔δs提取一个饱和度值，直到取到圆周处；

第三离散单元，用于每间隔δi提取一个亮度值。

计算模块502，用于根据离散模块501得到的三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差，得到不少于256个颜色数据；

具体地，计算模块502用于利用色差公式根据三维颜色数据矩阵计算相邻颜色色差；

色差公式为；

其中，为相邻颜色色差，kl、kc和kh分别表示标准色在亮度、饱和度和色调上的色度参数，δl^*、δcab^*和分别取决于颜色值与标准色在亮度、饱和度和色调上的相对值，sl、sc和sh分别是kl、kc和kh上的权重系数，在实际应用中，kl、kc和kh一般取1。

排列模块503，用于根据计算模块502计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列；

具体地，排列模块503根据预设色差阈值和计算出的相邻颜色色差将每种颜色数据有序排列。

映射模块504，用于根据将排列模块503得到的有序排列的颜色数据与有序排列的温度数据进行映射，实现红外热图像的伪彩色处理。

具体地，映射模块504将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射。

本发明实施例通过离散化颜色空间，形成三维颜色数据矩阵，根据形成的三维颜色数据矩阵计算颜色色差，得到不少于256个颜色数据，根据计算出的颜色色差将每种颜色数据有序排列，然后建立有序排列的温度数据与有序排列的颜色数据之间的映射关系，实现红外热图像的伪彩色处理，大大提高了红外热图像的温度表示的能力，使得工程人员通过观察温度高低差别，快速、准确地判断设备内部潜在的问题,及时地采取措施，降低设备发生故障而导致的危害和损失；进一步地，对颜色空间进行等距离散化，使得颜色值在颜色空间中的分布均匀平滑，从而颜色从冷色调到暖色调的变化显得自然；进一步地，将由冷色调至暖色调排列的颜色数据与红外热图像中由低向高排列的温度数据均匀映射，使得颜色数据与温度数据的映射关系更符合故障识别的一般规律。以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。