一种红外热像仪彩色图像的生成方法、装置、系统及介质与流程

1.本发明属于红外探测技术领域，涉及一种红外热像仪彩色图像的生成方法、装置、系统及介质。


背景技术：

2.自然界中任何温度高于绝对零度的物体都在不断向外发射辐射能，通过红外测量图像反映了被测目标和背景红外辐射的空间分布，这蕴含着目标及背景的大量温度分布和细节等信息。红外热像仪基于焦平面成像原理，通过红外探测器对物体的热辐射成像，运用光电技术检测物体热辐射的红外波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像，能反映出物体表面的温度场分布，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，在另一个波段人们可以观测到物体表面的温度特性分布状况。红外成像技术具有对温度探测灵敏度高、测温淮确、可靠性强等特点。
3.一方面，红外探测器在工作时实际采集的红外图像一般是灰度因像，灰度因像颜色表现单一，且由于传输距离、大气衰减、热成像系统噪声等原因，造成红外图像信噪比要低于一般的可见光图像；另一方面，人眼对灰度图像的感知有限，很难从这些灰度级中获得丰富的细节信息。但是人眼对彩色图像的敏感程度较高，因此，研究红外热像仪灰度图像的彩色图像生成方法，无疑会提高热像仪图像的对比度，可以更直观地表现出图像中的层次感，使得热像仪红外图像有更为丰富的视觉感受。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种红外热像仪彩色图像的生成方法、装置、系统及介质，能够将红外热像仪输出的灰度图，映射转为彩色图，保证人眼具有更好的视觉体验。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种红外热像仪彩色图像的生成方法，所述生成方法包括：
6.获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据；
7.将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据；
8.采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；
9.根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像。
10.进一步的，所述将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据，包括：
11.将获得的所述单通道红外图像数据d进行归一化处理，得到归一化图像数据u；
12.将所述归一化图像数据进行曲线变换及尺度变换，得到单通道灰度图像数据i；
13.其中，u(i,j)＝(d(i,j)-d
min
)/(d
max-d
min
)；；
14.i(i,j)＝255*u(i,j)；
15.若d
max-d
min
《th，则
16.其中，i为图像的行，j为图像的列，d
min
为图像d中的最小值，d
dmax
为图像d中的最大值，th为预设阈值。
17.进一步的，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据，包括：
18.根据需要确定获取彩色图像数据的类型，所述彩色图像数据的类型包括：赤彩色图像数据、青彩色图像数据或金蓝色图像数据；
19.根据所述彩色图像信息数据的类型，按照灰度值的大小定义多个区间；
20.根据所述单通道灰度图像数据的大小，判断所述单通道灰度图像数据位于的实际区间；
21.根据所述单通道灰度图像数据位于的实际区间，确定对应的计算方式输出对应的三通道的彩色图像信息数据。
22.进一步的，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得赤彩的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
23.若i(i,j)∈l1,则qr、qg、qb的计算为：
[0024][0025]
若i(i,j)∈l2,则qr、qg、qb的计算为：
[0026][0027]
若i(i,j)∈l3,则qr、qg、qb的计算为：
[0028][0029]
若i(i,j)∈l4,则qr、qg、qb的计算为：
[0030][0031]
其中，i为图像的行，j为图像的列，α1为颜色参数，cp＝(α1*i(i,j)-3*α1*η1)＞＞8，l1为[0,η1)，l2为[η1,2*η1)，l3为[2*η1,3*η1)，l4为[3*η1,2
8-1]，η1为区间尺度因子。
[0032]
进一步的，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得青彩的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
[0033]
若i(i,j)∈l1,则qr、qg、qb的计算为：
[0034][0035]
若i(i,j)∈l2,则qr、qg、qb的计算为：
[0036][0037]
若i(i,j)∈l3,则qr、qg、qb的计算为：
[0038][0039]
若i(i,j)∈l4,则qr、qg、qb的计算为：
[0040][0041]
若i(i,j)∈l5,则qr、qg、qb的计算为：
[0042][0043]
其中，i为图像的行，j为图像的列，α2为颜色参数，l1为[0,η2)，l2为[η2,2*η2)，l3为[2*η2,3*η2)，l4为[3*η2,4*η2)，l5为[4*η2,2
8-1]，η2为区间尺度因子。
[0044]
进一步的，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得金蓝的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
[0045]
若i(i,j)∈l1则qr、qg、qb的计算为：
[0046][0047]
若i(i,j)∈l2则qr、qg、qb的计算为：
[0048][0049]
若i(i,j)∈l3则qr、qg、qb的计算为：
[0050]
[0051]
若i(i,j)∈l4则qr、qg、qb的计算为：
[0052][0053]
其中,i为图像的行，j为图像的列，α3为颜色参数，λ为灰度基数，l1为[0,η3)，l2为[η3,2*η3)，l3为[2*η3,3*η3)，l4为[3*η3,2
8-1]。其中，η3为区间尺度因子。
[0054]
本发明的第二方面还提供一种红外热像仪彩色图像的生成装置，所述生成装置包括：
[0055]
获取模块，所述获取模块用于获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据；
[0056]
压缩模块，所述压缩模块用于将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据；
[0057]
计算模块，所述计算模块用于采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；
[0058]
彩色图像生成模块，所述彩色图像生成模块用于根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像。
[0059]
进一步的，所述计算模块还包括：
[0060]
类型确定模块，所述类型确定模块用于根据需要确定获取彩色图像数据的类型，所述彩色图像数据的类型包括：赤彩色图像数据、青彩色图像数据或金蓝色图像数据；
[0061]
定义模块，所述定义模块用于根据所述彩色图像信息数据的类型，按照灰度值的大小定义多个区间；
[0062]
判断模块，所述判断模块用于根据所述单通道灰度图像数据的大小，判断所述单通道灰度图像数据位于的实际区间；
[0063]
确定模块，所述确定模块用于根据所述单通道灰度图像数据位于的实际区间，确定对应的计算方式输出对应的三通道的彩色图像信息数据。
[0064]
本发明的第三方面还提供一种红外热像仪彩色图像的生成系统，所述生成系统包括：处理器以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行所述的红外热像仪彩色图像的生成方法。
[0065]
本发明的第四方面还提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，可使得所述一个或多个处理器执行所述的红外热像仪彩色图像的生成方法。
[0066]
本发明的有益效果：
[0067]
(1)通过获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据；将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据；采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像；使得红外热像仪输出的灰度图，能够映射转为彩色图，从而保证人眼具有更好的视觉体验。
[0068]
(2)、通过采用移位等运算的方式，使得在计算获得三通道的彩色图像信息数据时
的运算量能够更小，从而便于实现高帧率等场景下的实时计算。
附图说明
[0069]
附图1是本发明中生成方法的总流程示意图；
[0070]
附图2是本发明中生成装置的结构示意图；
[0071]
附图3是本发明中生成方法的步骤s300的流程示意图；
[0072]
附图4是本发明中生成装置中计算模块的结构示意图；
[0073]
附图5是本发明中经过非均匀性校正后的红外图像；
[0074]
附图6是本发明中的灰度图像；
[0075]
附图7是本发明中生成系统的结构示意图。
具体实施方式
[0076]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0077]
参考附图1、附图5及附图6，本发明第一方面提供了一种红外热像仪彩色图像的生成方法，所述生成方法包括：
[0078]
s100：获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据。
[0079]
在本技术中，由于红外探测器像元响应的不一致性，体现在偏置的不一致性和响应率的不一致性，从而红外图像必须要进行校正才可以正常使用，因此获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据是对原始单通道红外图像数据进行非均匀性校正过后的数据；其中，非均匀性校正的方法可以是单点法校正法、或两点法校正法、多段拟合法等。并且，在本实施例中，单通道红外图像数据为单通道14bit的红外图像数据。
[0080]
s200：将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据。
[0081]
在本技术中，由于单通道红外图像数据为单通道14bit的红外图像数据，因此，需要将单通道红外图像数据进行压缩，才能够获得单通道8bit灰度图像数据。
[0082]
进而，在其中一个实施例中，所述步骤s200还包括：
[0083]
s210：将获得的所述单通道红外图像数据d进行归一化处理，得到归一化图像数据u；
[0084]
s220：将所述归一化图像数据进行曲线变换及尺度变换，得到单通道灰度图像数据i；
[0085]
其中，u(i,j)＝(d(i,j)-d
min
)/(d
max-d
min
)；
[0086]
i(i,j)＝255*u(i,j)；
[0087]
若d
max-d
min
《th，则
[0088]
其中，i为图像的行，j为图像的列，d
min
为图像d中的最小值，d
dmax
为图像d中的最大值，th为预设阈值。
[0089]
由于显示图像只能是8bit，因此需要对单通道红外图像数据d进行归一化处理，将单通道红外图像数据d归一化后乘以255，从而得到单通道8bi彩色图像数据，将单通道8bi
彩色图像数据经过曲线变换及尺度变换处理，那么就可以得到单通道灰度图像数据i。由于进行曲线变换和尺度变换的目的是对背景进行适当的抑制，以使图像有较好的视觉感受度，从而预设阈值th可根据实际情况需要取值，一般来说，预设阈值th的取值一般为背景灰度峰值的1.5倍，预设阈值越大对背景的抑制效应越明显，但低对比度的目标可能被弱化成背景，不利于观测；预设阈值越小，对背景的抑制越轻，有利于低对比度目标观测，但背景噪声较明显。但是对于14bit红外图像，预设阈值可设置为200。在实际使用中预设阈值的大小根据红外机芯的性能和具体场景选择参数即可。
[0090]
s300：采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；
[0091]
由于在步骤s200中，得到的为单通道灰度图像数据，然而彩色rgb图像拥有三个通道的数据，分别为r通道图像数据、g通道图像数据和b通道图像数据，三个通道合起来显示彩色图像，因此需在步骤s300中需要对单通道灰度图像数据进行移位计算。
[0092]
s400：根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像。
[0093]
通过获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据；将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据；采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像；使得红外热像仪输出的灰度图，能够映射转为彩色图，从而保证人眼具有更好的视觉体验。
[0094]
参考附图3，其中一个实施例中，步骤s300还包括：
[0095]
s310：根据需要确定获取彩色图像数据的类型，所述彩色图像数据的类型包括：赤彩色图像数据、青彩色图像数据或金蓝色图像数据；
[0096]
s320：根据所述彩色图像信息数据的类型，按照灰度值的大小定义多个区间；
[0097]
s330：根据所述单通道灰度图像数据的大小，判断所述单通道灰度图像数据位于的实际区间；
[0098]
s340：根据所述单通道灰度图像数据位于的实际区间，确定对应的计算方式输出对应的三通道的彩色图像信息数据。
[0099]
其中一个实施例中，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得赤彩的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
[0100]
若i(i,j)∈l1,则qr、qg、qb的计算为：
[0101][0102]
若i(i,j)∈l2,则qr、qg、qb的计算为：
[0103][0104]
若i(i,j)∈l3,则qr、qg、qb的计算为：
[0105][0106]
若i(i,j)∈l4,则qr、qg、qb的计算为：
[0107][0108]
其中，i为图像的行，j为图像的列，α1为颜色参数，cp＝(α1*i(i,j)-3*α1*η1)＞＞8，l1为[0,η1)，l2为[η1,2*η1)，l3为[2*η1,3*η1)，l4为[3*η1,2
8-1]，η1为区间尺度因子。本实施例中，尺度因子η1取值为60，对应的颜色参数α1取值为1088，使得彩色图像信息数据可以对应生成所述赤彩的彩色图像效果。具体使用中，还可以通过微调参数观测色彩变化，以满足特定应用场景所需求的色彩表现效果。
[0109]
其中一个实施例中，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得青彩的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
[0110]
若i(i,j)∈l1,则qr、qg、qb的计算为：
[0111][0112]
若i(i,j)∈l2,则qr、qg、qb的计算为：
[0113][0114]
若i(i,j)∈l3,则qr、qg、qb的计算为：
[0115][0116]
若i(i,j)∈l4,则qr、qg、qb的计算为：
[0117][0118]
若i(i,j)∈l5,则qr、qg、qb的计算为：
[0119]
[0120]
其中，i为图像的行，j为图像的列，α2为颜色参数，l1为[0,η2)，l2为[η2,2*η2)，l3为[2*η2,3*η2)，l4为[3*η2,4*η2)，l5为[4*η2,2
8-1]，η2为区间尺度因子。本实施例中，尺度因子η2取值为51，对应的颜色参数α2取值为1280，使得彩色图像信息数据可以对应生成所述青彩的彩色图像效果。具体使用中，还可以通过微调参数观测色彩变化，以满足特定应用场景所需求的色彩表现效果。
[0121]
其中一个实施例中，所述采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，获得金蓝的三通道的彩色图像数据的计算方式为：
[0122]
若i(i,j)∈l1则qr、qg、qb的计算为：
[0123][0124]
若i(i,j)∈l2则qr、qg、qb的计算为：
[0125][0126]
若i(i,j)∈l3则qr、qg、qb的计算为：
[0127][0128]
若i(i,j)∈l4则qr、qg、qb的计算为：
[0129][0130]
其中,i为图像的行，j为图像的列，α3为颜色参数，λ为灰度基数，l1为[0,η3)，l2为[η3,2*η3)，l3为[2*η3,3*η3)，l4为[3*η3,2
8-1]。其中，η3为区间尺度因子。本实施例中，尺度因子η3取值为63，灰度基数λ取值为10，对应的颜色参数α3取值为1280，使得彩色图像信息数据可以对应生成所述金蓝的彩色图像效果。具体使用中，还可以通过微调参数观测色彩变化，以满足特定应用场景所需求的色彩表现效果。
[0131]
参考附图2，本发明的第二方面还提供一种红外热像仪彩色图像的生成装置，所述生成装置包括：
[0132]
获取模块，所述获取模块用于获取红外热像仪输出的单通道红外图像数据；
[0133]
压缩模块，所述压缩模块用于将所述单通道红外图像数据进行压缩，以获得单通道灰度图像数据；
[0134]
计算模块，所述计算模块用于采用移位等运算对所述单通道灰度图像数据进行移位计算，以获得所述单通道灰度图像数据对应的三通道的彩色图像信息数据；
[0135]
彩色图像生成模块，所述彩色图像生成模块用于根据所述彩色图像信息数据生成对应的彩色图像。
[0136]
其中一个实施例中，所述压缩模块还包括：
[0137]
处理模块，所述处理模块用于将获得的所述单通道红外图像数据d进行归一化处理，得到归一化图像数据u；
[0138]
变换模块，所述变换模块用于将所述归一化图像数据进行曲线变换及尺度变换，得到单通道灰度图像数据i；
[0139]
其中，u(i,j)＝(d(i,j)-d
min
)/(d
max-d
min
)；
[0140]
i(i,j)＝255*u(i,j)；
[0141]
若d
max-d
min
《th，则
[0142]
其中，i为图像的行，j为图像的列，d
min
为图像d中的最小值，d
dmax
为图像d中的最大值，th为预设阈值。
[0143]
参考附图4，其中一个实施例中，所述计算模块还包括：
[0144]
类型确定模块，所述类型确定模块用于根据需要确定获取彩色图像数据的类型，所述彩色图像数据的类型包括：赤彩色图像数据、青彩色图像数据或金蓝色图像数据；
[0145]
定义模块，所述定义模块用于根据所述彩色图像信息数据的类型，按照灰度值的大小定义多个区间；
[0146]
判断模块，所述判断模块用于根据所述单通道灰度图像数据的大小，判断所述单通道灰度图像数据位于的实际区间；
[0147]
确定模块，所述确定模块用于根据所述单通道灰度图像数据位于的实际区间，确定对应的计算方式输出对应的三通道的彩色图像信息数据。
[0148]
参考附图7，本发明的第三方面还提供一种红外热像仪彩色图像的生成系统，所述生成系统包括：处理器以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行所述的红外热像仪彩色图像的生成方法。
[0149]
其中，处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，处理器用于完成系统的各种控制逻辑，其可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm(acorn riscmachine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，处理器还可以是任何传统处理器、微处理器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。
[0150]
存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的所述的红外热像仪彩色图像的生成方法对应的程序指令。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及单元，从而执行系统的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中一种红外热像仪彩色图像的生成方法。
[0151]
本发明的第四方面还提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，可使得所述一个或多个处理器执行所述的红外热像仪彩色图像的生成方法。
[0152]
作为示例，非易失性存储介质能够包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可
编程rom(eprom)、电可擦rom(eeprom)或闪速存储器。易失性存储器能够包括作为外部高速缓存存储器的随机存取存储器(ram)。ram可以以诸如同步ram(sram)、动态ram、(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddr sdram)、增强型sdram(esdram)、synchlink dram(sldram)以及直接rambus(兰巴斯)ram(drram)之类的许多形式得到。本文中所描述的操作环境的所公开的存储器组件或存储器旨在包括这些和/或任何其他适合类型的存储器中的一个或多个。
[0153]
以上所述的实施例，只是本发明的较优选的具体方式之一，本领域的技术员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。