[發明專利]數據位直聯偽彩色設計方法

在審

• 申請號: 201611260461.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106791278A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 朱勇;王君
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14;H04N9/64;G01J5/60
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 陳卓

技術領域

本發明涉及視頻圖像處理技術，具體涉及實時紅外熱像處理與實現技術。

背景技術

紅外熱像與被測物體表面的熱分布場相對應，將物體輻射的紅外能量可視化為偽彩色圖像，即用不同顏色代表被測物體的不同溫度。它能夠直接顯示目標和背景的溫度差別，探測到隱藏、偽裝的目標，為設備檢測和目標識別提供數據接口。

熱像信息是紅外熱像儀最終輸出結果，一方面提供被測目標客觀特征數據，同時也向用戶展示可視化溫度分布信息，有助于現場分析診斷。隨著紅外傳感器品質及其應用需求的不斷提高，要求紅外熱像儀中視頻圖像處理通道性能與之匹配。其中，實時數據處理和可視化輸出的要求，特別是針對像素以及行場粒度的硬實時同步對于處理器來說負擔太重，成為系統主要瓶頸。

偽彩色技術實質就是尋求傳感器采集數據與顯示輸出數據之間的映射關系，其核心思想是通過映射算法達到用戶的可視化要求。偽彩色算法不僅與數字圖像彩色有關，還涉及人眼的生理構造和對溫度色彩關系的心理反應。通常理想效果的算法較為復雜，對硬聯邏輯實現技術是一種挑戰。隨著SoC設計方法的不斷完善，算法的抽象描述能力也在不斷加強。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明設計了“數據-顏色”即數據位直聯偽彩色映射及其變換邏輯模塊，在Altera Quartus集成設計環境中生成用戶邏輯位流文件，下載到FPGA芯片中，完成了紅外熱像視頻實時顯示。

方法可調整偽彩色敏感度，針對用戶關心數據段提高“顏色/數據”比值，增強溫度顯示分辨率效果；通過直聯組合邏輯，速度最快。具體來說本發明包括七個步驟：步驟1,構建基礎軟硬件系統；步驟2,確定輸入數據與偽彩色輸出關系；步驟3，建立偽彩色映射關系及其系數：步驟4,實現上述偽彩色映射邏輯的關鍵HDL代碼；步驟5:編譯工程，無錯誤后根據I/O接口配置設定引腳，接著適配整個工程，并最終獲得二進制流文件；步驟6:進行功能仿真，驗證“數據位直聯偽彩色”功能正確性；如果延遲能滿足系統實時顯示要求，則達到性能指標要求；步驟7:下載步驟5中二進制流文件到FPGA配置芯片。

“數據位直聯”邏輯模塊完成數據到色彩的基本映射關系，封裝為偽彩色用戶邏輯IP Core(Intellectual Property Core，知識產權核)進行再使用，充分保護設計投資。

有益效果

設計偽彩色映射及其變換用戶邏輯，并在FPGA上予以實現，達到了紅外視頻熱像實時顯示和圖像增強的效果；上述硬件實現方法可以作為系統功能模塊，分擔處理器處理負擔，解決系統關鍵路徑瓶頸；將上述用戶邏輯IP Core嵌入到SoC(System on Chip，片上系統)中，可以提高系統的擴展性和集成性。

附圖說明

圖1{R,G,B}和D(x,y)的數據顏色分段線性映射圖；

圖2通過數據位直聯方法實現偽彩色設計的系統示意圖；

其中：1.紅外傳感器、2.信號調理電路、3.視頻解碼器、4.FPGA、5.數據處理邏輯模塊、6.數據位直聯用戶邏輯、7.LCD顯示器、8.嵌入式系統

D0、D1為模擬信號；D2、D3和(R、G、B)是數字信號，通過FPGA用戶邏輯處理。

具體實施方式

數據位直聯偽彩色設計就是將傳感器采集到的采樣數據經過處理后，通過直聯邏輯模塊處理后輸出RGB顏色，即建立采樣數據與RGB顏色數據所對應的映射關系。

偽彩色映射的輸入是采樣數據，輸出是RGB顏色數據。采樣數據與系統要求精度有關，如果采用12位A/D，數據變化范圍是[0…4095]；顏色編碼與選擇的顯示器有關，如果選擇8位的灰度顯示，顏色編碼值范圍為[0…255]。數據位直聯就是尋找將采樣數據位連接到相應的RGB位的組合線性關系。

輸入、輸出表示