[發明專利]紅外熱圖數字信號處理系統及方法

有效

• 申請號: 201110340580.5
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102413283A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 吳繼平
• 申請（專利權）人: 廣州颯特紅外股份有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/357;H04N5/33
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種紅外熱成像技術領域，特別是涉及一種紅外熱圖的數字信號處理(FPGA實現)等技術。

背景技術

目前大多數的紅外熱成像系統，紅外探測器輸出的模擬信號，經過前端A/D轉換得到14bit的數字信號，進入數字信號處理模塊，轉換成8bit的灰度信號，再由視頻解碼模塊產生標準電視信號輸出到監視器。

為了將高比特大動態范圍的輸入信號變成符合人眼觀察習慣的256級灰度信號，數字信號處理模塊需要實時、快速地進行數字信號的壓縮/拉伸、溢出/截止處理、亮度偏移、增益調整等操作，才能將高比特大動態范圍的輸入信號變成符合人眼觀察習慣的圖像信號。

現有的技術之一，是基于通常情況下上當前幀圖像之間存在連續性的這一特點，以上一幀圖像各個點AD值(數字化能量值)的累計平均值來作為當前幀圖像亮度偏移的參考。

現有的技術之二，是基于直方圖統計的圖像均衡化技術，通過統計上一幀圖像各個灰度級的像素個數，得到分布曲線，輸出時將沒有像素數的灰度級或者像素數很少的灰度級壓縮、像素數多的灰度級拉伸，實現圖像增強。

然而，這兩種現有技術存在以下缺點：

針對現有技術一，當場景中出現小面積比平均值高很多的亮目標時，AD值的累計和會大幅增加，而使當前幀圖像的亮度下降較多，甚至將其他大面積的目標完全壓黑，而影響目標的觀察。

針對現有技術二，在圖像增強的同時，也提升了背景和噪聲，甚至使一些像素數少的“關鍵目標”被淹沒，目標的邊緣像素點也會被合并，從而使圖像細節丟失。

發明內容

本發明用以解決當場景發生較大變化時，紅外熱圖像適應性不佳而影響目標觀察的問題。

具體而言，針對現有技術一和二的上述不足，本發明提供一種能夠結合兩者優點并具有較佳場景適應性的紅外熱圖數字信號處理系統及方法，其針對上一幀圖像的不同等級的AD值作差別權重累加，保證圖像的整體亮度不受局部過亮、過暗目標的影響，同時結合直方圖統計技術，將超出線性范圍的亮、暗目標進行灰度值偏移，壓縮至線性范圍內，保留亮、暗目標的細節。

為實現上述目的，本發明提供一種紅外熱圖數字信號處理系統，其包括設置在紅外熱像儀上的FPGA芯片，用以對由紅外熱像儀拍攝的多幀紅外熱圖的數字信號進行處理，該FPGA芯片包括：圖像處理模塊，在幀逆程中，對表示當前幀圖像的原始直方圖曲線分布的原始直方圖數據進行差別權重累加處理，以濾除過亮或過暗的像素，并將經該圖像處理模塊在上一個幀逆程中處理后的上一幀圖像的灰度值數據輸送至該圖像輸出模塊；以及圖像輸出模塊，與該圖像處理模塊連通，在幀正程中，對所接收的上一幀圖像的灰度值數據進行多段折線式灰度偏移處理，以針對亮度偏亮或偏暗的灰度值數據進行不同程度的灰度偏移，并輸出經多段折線式灰度偏移處理后的上一幀圖像的灰度值數據。

根據本發明的實施例，該圖像處理模塊對該原始直方圖數據進行的差別權重累加處理包括：找出像素個數占總像素個數2％的具有最大灰度值的像素中的最小灰度值作為總像素的最大灰度值，即在該直方圖中從最大灰度值的像素點開始往下累加像素個數，直到累加的像素個數占總像素個數的2％為止，此時對應的灰度值為總像素的最大灰度值Xmax找出像素個數占總像素個數2％的具有最小灰度值的像素中的最大灰度值作為總像素的最小灰度值，即在該直方圖中從最小灰度值像素點開始往上累加像素個數，直到累加的像素個數占總像素個數的2％為止，此時對應的灰度值為總像素的最小灰度值Xmin；以及將大于Xmax的所有像素的灰度值壓縮為255，以及將小于Xmin的所有像素的灰度值壓縮為0。