[發明專利]RAM調色板偽彩色設計方法

在審

• 申請號: 201710006770.0
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106706134A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 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: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 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。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明設計了RAM調色板偽彩色實現(也稱查表法)。本方法適用于輸入數據與輸出偽彩色的任何映射關系，不論是否為線性關系，或甚至無法用函數關系表達的情形都可以采用本方法解決。通過設計RAM調色板偽彩色映射及其變換邏輯模塊，并在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，完成紅外熱像視頻實時顯示。

RAM調色板偽彩色設計方法通過多個調色板存儲器實現多調色板偽彩色顯示，增強可視化效果?？梢岳秒x線工具編輯調色板，生成任意復雜度的映射關系。

“RAM調色板”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。

RAM調色板與映射的復雜度無關，每次查表過程都是一樣的，所需時間也是一致的，實時處理性好。

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 RAM調色板偽彩色設計系統示意圖；

圖2多RAM調色板存儲器設計圖；

1.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，6.①數據位直聯用戶邏輯②RAM調色板用戶邏輯，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

本發明RAM調色板偽彩色設計將圖1所示處理后的的采樣數據，與顯示輸出的色彩對應關系預先存于存儲器中，再以數據為索引地址取出存儲器中彩色編碼，完成偽彩色顯示。存儲器中的映射表即是調色板，修改其中的編碼數據便可形成不同的調色板。調色板中的色彩可以借鑒可見光中燃燒的效果以及圖像軟件編輯的顏色，效果通常要比簡單的線性關系要好。

步驟1:構建紅外熱像儀的軟硬件系統

首先，構建本發明所需要的硬件，IR傳感器(1)、信號調理電路(2)、視頻解碼電路(3)、FPGA(4)、以及顯示輸出部件(7)依次連接，處理器CPU(8)與FPGA(4)連接。如圖1所示。保證紅外熱像儀傳感器信號采集、數據傳輸緩存通道、主模塊數據處理功能及其顯示輸出正常。

硬件選用AlteraIII FPGA可編程芯片(也可選用其它型號FPGA)；軟件采用Altera Quartus Prime集成設計環境(或是所選用FPGA廠商提供的設計軟件)。

步驟2:編輯調色板文件

設計者可以通過圖像編輯工具，甚至從圖片中獲取顏色樣本，預先編輯偽彩色調色板文件，再按照調色板數據格式存儲為軟件要求的格式，如mif文件下載到FPGA中，從而將輸入數據和顯示輸出顏色的映射關系存儲于RAM存儲器中。

設顏色分辨率為10位，顯示輸出為24位真彩色，則調色板文件應有1024項(2¹⁰＝1024)數據，每項數據編碼為R、G、B各8位(3*8＝24；可用字節表示)。開始項的數據表示較低的采樣值，對應的顏色編碼應為冷色調。依次再填入相應顏色編碼。

步驟3:輸入輸出信號表示