一种红外连续火源监测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种红外连续火源监测方法及系统，包括：采集灰度图像、进行灰度图像校正、获取平均灰度值及最高灰度值、获取校正温度、监测最高温度，本发明减少了测温设备生产流程，提高了生产效率，降低了产品成本；通过在测温过程中的灰度图像校正，完全摆脱了对机械校正部件的依赖，大大延长了设备的使用寿命，真正实现不中断校正，全实时，无帧损。极大的提高了设备的稳定性，非常适宜在户外环境长时间工作，为红外热成像在该领域的应用提供的坚实的技术支撑。由于本发明红外测温采用了预存灰度图像校正，校正过程不中断,实现了连续测温，并且在监测过程中不会出现视频丢帧，真正做到了连续测温监测，提高了监测效果。
【专利说明】-种红外连续火源监测方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种火源监测系统，尤其设及一种进行红外无校正中断的连续火源监 测方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展，红外成像和红外测温越来越广泛地应用到人们生产和生活 的多个领域。自然界中任何温度高于绝对零度的物体，都会不停地向周围空间福射包括红 外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红外福射能量就越多，因此可W利用红外福射 测量物体表面的热状态。现有技术的红外测温，结构复杂，需要专口的黑体及其它参考物， 成本高。程序在大面积的森林中，火灾往往是由隐火引发，该是毁灭性火灾的根源，而用现 有的普通检测方法，很难发现该种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可W快速有效地发 现该些隐火，并且可W准确判定火灾的地点和范围，但传统红外热成像技术的测温设备，生 产和设备维护成本很高，而且每间隔一段时间就需要机械校正一次，每次机械校正过程都 会发生视频丢帖现象，并且设备工作过程中机械校部件特别容易失灵。机械校正部件失灵 是导致红外热成像设备不能正常工作的主要原因，导致目前使用机械校正方法的红外热成 像设备故障率居高不下。该类应用的红外热成像设备一般都安装在建筑物或着山脉林区的 最高点，维修维护时非常耗费人力物力，高额的售后维护成本限制了红外热成像在该领域 的大面积应用。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是；构建一种红外连续火源监测方法及系统，降低了生成 成本，提高了生产效率，克服了现有红外测温设备通常需要进行机械校正，导致图像中断， 设备机械故障多的技术问题，降低了维护成本。另外，本发明专利还克服现有技术在校正过 程中视频丢帖，影响监测效果的技术问题。
[0004] 本发明的技术方案是：提供一种红外连续火源监测方法，包括由红外焦平面传感 器组成的红外焦平面传感器阵列，所述红外连续火源监测方法包括如下步骤：
[0005] 预存灰度图像：预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀 物体的灰度图像。
[0006] 采集灰度图像；通过红外焦平面传感器阵列和光学机构获取探测区域的灰度图 像；
[0007] 进行校正；将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差 值，将差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正；
[000引获取平均灰度值及最高灰度值；获取探测区域内指定区域校正后图像的平均灰度 值和探测区域校正后图像的最高灰度值，所述指定区域包括最高灰度值区域之外的区域；
[0009] 获取校正温度：根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域 平均灰度值对应的温度，将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值对应温度的差值 作为校正温度；
[0010] 监测最高温度：根据定标温度和图像灰度值的对应关系得到探测区域内最高灰度 值对应的第一温度，将所述第一温度采用所述校正温度进行校正获取探测区域内最高灰度 值对应的温度。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：所述定标温度和图像灰度值的对应关系为定标温度 和图像灰度值的对应曲线关系。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：所述定标温度和图像灰度值的对应关系包括红外焦 平面传感器不同工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系，取当前红外焦平面传感 器工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系。
[0013] 本发明的进一步技术方案是：在进行校正步骤中，将差值最均匀图像对应的预存 灰度图像与红外焦平面传感器当前采集的灰度图像做差进行单点校正。
[0014] 本发明的进一步技术方案是：在进行校正步骤中，所述多幅温度均匀物体的灰度 图像为与当前环境温度相近的多幅预存灰度图像。
[0015] 本发明的进一步技术方案是：在监测最高温度步骤中，还包括设置高温报警阔值， 在探测区域内最高灰度值对应的温度超过高温报警阔值时进行高温报警。
[0016] 本发明的进一步技术方案是：在监测最高温度步骤中，还包括设置监测的最高温 度当前环境温度的差值阔值，若监测的最高温度当前环境温度的差值大于差值阔值时进行 报警。
[0017] 本发明的进一步技术方案是：构建一种红外连续火源监测系统，包括由红外焦平 面传感器组成的红外焦平面传感器阵列、采集灰度图像的采集模块、对灰度图像进行校正 的校正模块、平均灰度值获取模块、最高灰度值获取模块、校正温度获取模块、监测模块，通 过红外焦平面传感器阵列和光学机构获取探测区域的灰度图像；所述校正模块预存红外焦 平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀物体的灰度图像，分别获取当前采集 的灰度图像与多幅温度均匀物体的灰度图像的差值，所述校正模块将差值最均匀的图像对 应的背景图像的灰度图像与红外焦平面传感器采集的探测区域探测信号的灰度图像做差 进行校正；所述平均灰度值获取模块获取探测区域内指定区域校正后的平均灰度值，所述 指定区域包括最高灰度值区域之外的区域；所述最高灰度值获取模块获取探测区域内校正 后的最高灰度值；根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域平均灰 度值对应的温度，所述校正温度获取模块将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值 对应温度的差值作为校正温度；所述监测模块根据定标温度和图像灰度值的对应关系得到 探测区域内最高灰度值对应的第一温度，将所述第一温度采用所述校正温度进行校正获取 探测区域内最高灰度值对应的温度。
[0018] 本发明的进一步技术方案是：所述定标温度和图像灰度值的对应关系包括红外焦 平面传感器不同工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系，取当前红外焦平面传感 器工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系。
[0019] 本发明的进一步技术方案是；还包括高温报警模块，所述高温报警模块设置高温 报警阔值，在探测区域内最高灰度值对应的温度超过高温报警阔值时进行高温报警。
[0020] 本发明的技术效果是：构建一种红外连续火源监测方法及系统，包括由红外焦平 面传感器组成的红外焦平面传感器阵列，通过红外焦平面传感器阵列和光学机构获取探测 区域的灰度图像；将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差值， 将差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正；获取探测区域内指定区域校正 后图像的平均灰度值和探测区域校正后图像的最高灰度值，所述指定区域包括最高灰度值 区域之外的区域；根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域平均灰 度值对应的温度，将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值对应温度的差值作为校 正温度；根据定标温度和图像灰度值的对应关系得到探测区域内最高灰度值对应的第一温 度，将所述第一温度采用所述校正温度进行校正获取探测区域内最高灰度值对应的温度。 本发明专利的红外连续火源监测方法及系统，减少了测温设备生产流程，提高了生产效率， 降低了产品成本；通过在测温过程中的灰度图像校正，完全摆脱了对机械校正部件的依赖， 大大延长了设备的使用寿命，真正实现不中断校正，全实时，无帖损。极大的提高了设备的 稳定性，非常适宜在户外环境长时间工作，为红外热成像在该领域的应用提供的坚实的技 术支撑。由于本发明红外测温采用了预存灰度图像校正，校正过程不中断，实现了连续测 温，并且在监测过程中不会出现视频丢帖，真正做到了连续测温监测，提高了监测效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的结构示意图。
[0022] 图2为本发明的温度和图像灰度值曲线关系。
[0023] 图3为本发明传感器不同工作温度下的温度和图像灰度值曲线关系。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0025] 本发明的【具体实施方式】是；提供一种红外连续火源监测方法，包括由红外焦平面 传感器组成的红外焦平面传感器阵列、光学机构，所述红外连续火源监测方法包括如下步 骤：
[0026] 预存灰度图像：预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀 物体的灰度图像。
[0027] 具体实施过程是；预先采集红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温 度均匀物体的灰度图像，然后将其预存。红外焦平面传感器阵列的每个传感器单元对应一 个像素，红外焦平面传感器阵列的全部传感器单元探测信号经转换处理即成为一幅灰度图 像。
[002引采集灰度图像；通过红外焦平面传感器阵列和光学机构获取探测区域的灰度图 像。
[0029] 具体实施过程是；在红外焦平面传感器探测区域内，红外焦平面传感器阵列中的 传感器传感该探测区域的物体，后端设备获取传感器的输出电压，经模数转换为数字信号 的灰度图像。目P，采集探测区域内的探测信号，获取该探测信号的灰度图像。
[0030] 进行校正；将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差 值，将差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正。
[0031] 具体实施过程如下；预先存储该红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多 幅温度均匀物体的灰度图像，然后选取多幅温度均匀物体的灰度图像，对于采集的探测区 域内的探测信号，将获取该探测信号的灰度图像分别与选取的多幅温度均匀物体的灰度图 像做差，得到多个对应的灰度图像差值，选取差值最均匀的图像对应的背景图像的灰度图 像为灰度图像校正值，将该灰度图像校正值与采集的探测区域探测信号的灰度图像做差进 行校正，得到探测区域探测信号校正后的灰度图像。具体实施例中，对探测区域探测信号的 灰度图像进行校正包括进行单点和两点校正的方式，也包括其它校正方式。
[0032] 获取平均灰度值及最高灰度值；获取探测区域内指定区域校正后图像的平均灰度 值和探测区域校正后图像的最高灰度值，所述指定区域包括最高灰度值区域之外的区域。
[0033] 具体实施过程如下；指定探测区域的部分或全部区域，获取该指定区域探测信号 的校正后的灰度图像，然后平均，取该指定区域校正后灰度图像的平均值，得取该指定区域 探测信号的平均灰度值，所述指定区域包括最高灰度值区域之外的区域。取探测区域探测 信号的校正后最高灰度值。
[0034] 获取校正温度：根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域 平均灰度值对应的温度，将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值对应温度的差值 作为校正温度。
[0035] 具体实施过程如下；定标温度和图像灰度值具有对应关系，根据定标温度和图像 灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域平均灰度值对应的温度，具体实施例中，所述 定标温度和图像灰度值的对应关系是一种曲线关系，即为定标温度和图像灰度值的对应曲 线关系。
[0036] 定标温度和图像灰度值的对应曲线关系由系统预先构建，不需要每次测温时构 建，其具体构建过程如下：
[0037] 要获取温度与灰度曲线的关系，首先建立温度t和图像灰度值g的数学模型，并采 集不同温度t下的图像灰度值g，然后计算模型系数，最终得到了模型公式。现举例如何得 到模型公式：
[003引建立一个建立温度t和图像灰度值g的数学模型；g = a*t3+b*t2+c*t+d ;其中t为 温度，g为灰度，a, b，C，d为常数。
[0039] 采集数据；分别采集温度tl、t2、t3、，t4时的灰度值g = gl、g2、g3、g4。
[0040] 把上述t与g分别代入模型g = a*t3+b*t2+c*t+d中，得到如下方程组；
[0041]
【权利要求】
1. 一种红外连续火源监测方法，其特征在于，包括由红外焦平面传感器组成的红外焦 平面传感器阵列、光学机构，所述红外连续火源监测方法包括如下步骤： 预存灰度图像：预存红外焦平面传感器阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀物体 的灰度图像； 采集灰度图像：通过红外焦平面传感器阵列和光学机构获取探测区域的灰度图像； 进行校正：将当前采集的灰度图像与预存的多幅温度均匀物体的灰度图像的差值，将 差值最均匀的灰度图像与采集的灰度图像做差进行校正； 获取平均灰度值及最高灰度值：获取探测区域内指定区域校正后图像的平均灰度值和 探测区域校正后图像的最高灰度值，所述指定区域包括最高灰度值区域之外的区域； 获取校正温度：根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域平均 灰度值对应的温度，将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值对应温度的差值作为 校正温度； 监测最高温度：根据定标温度和图像灰度值的对应关系得到探测区域内最高灰度值对 应的第一温度，将所述第一温度采用所述校正温度进行校正获取探测区域内最高灰度值对 应的温度。
2. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，所述定标温度和图像灰 度值的对应关系为定标温度和图像灰度值的对应曲线关系。
3. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，所述定标温度和图像灰 度值的对应关系包括红外焦平面传感器不同工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应 关系，取当前红外焦平面传感器工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系。
4. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，在进行校正步骤中，将差 值最均匀图像对应的预存灰度图像与红外焦平面传感器当前采集的灰度图像做差进行单 点校正。
5. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，在进行校正步骤中，所述 多幅温度均匀物体的灰度图像为与当前环境温度相近的多幅预存灰度图像。
6. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，在监测最高温度步骤中， 还包括设置高温报警阈值，在探测区域内最高灰度值对应的温度超过高温报警阈值时进行 高温报警。
7. 根据权利要求1所述红外连续火源监测方法，其特征在于，在监测最高温度步骤中， 还包括设置监测的最高温度当前环境温度的差值阈值，若监测的最高温度当前环境温度的 差值大于差值阈值时进行报警。
8. -种红外连续火源监测系统，其特征在于，包括由红外焦平面传感器组成的红外焦 平面传感器阵列、光学机构、采集灰度图像的采集模块、对灰度图像进行校正的校正模块、 平均灰度值获取模块、最高灰度值获取模块、校正温度获取模块、监测模块，通过红外焦平 面传感器阵列和光学机构获取探测区域的灰度图像；所述校正模块预存红外焦平面传感器 阵列不同工作温度条件下的多幅温度均匀物体的灰度图像，分别获取当前采集的灰度图像 与多幅温度均匀物体的灰度图像的差值，所述校正模块将差值最均匀的图像对应的背景图 像的灰度图像与红外焦平面传感器采集的探测区域探测信号的灰度图像做差进行校正；所 述平均灰度值获取模块获取探测区域内指定区域校正后的平均灰度值，所述指定区域包括 最高灰度值区域之外的区域；所述最高灰度值获取模块获取探测区域内校正后的最高灰度 值；根据定标温度和图像灰度值的对应关系获取探测区域内指定区域平均灰度值对应的温 度，所述校正温度获取模块将环境温度与探测区域内指定区域的平均灰度值对应温度的差 值作为校正温度；所述监测模块根据定标温度和图像灰度值的对应关系得到探测区域内最 高灰度值对应的第一温度，将所述第一温度采用所述校正温度进行校正获取探测区域内最 高灰度值对应的温度。
9. 根据权利要求8所述红外连续火源监测系统，其特征在于，所述定标温度和图像灰 度值的对应关系包括红外焦平面传感器不同工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应 关系，取当前红外焦平面传感器工作温度下的定标温度和图像灰度值的对应关系。
10. 根据权利要求8所述红外连续火源监测系统，其特征在于，还包括高温报警模块， 所述高温报警模块设置高温报警阈值，在探测区域内最高灰度值对应的温度超过高温报警 阈值时进行高温报警。
【文档编号】G01J5/10GK104501968SQ201410835563
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月28日 优先权日:2014年12月28日
【发明者】姜磊, 易尚潭, 张良 申请人:浙江兆晟科技有限公司