一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及溫度檢測領(lǐng)域，提供了一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法，所述方法包括：多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法和測溫模型，同時(shí)本發(fā)明還提供相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。不僅可以對(duì)多目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)區(qū)分，還可以采用測溫模型對(duì)熱源溫度進(jìn)行補(bǔ)償，更準(zhǔn)備地測量計(jì)算出物體的真實(shí)溫度。多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法能有效防止探測環(huán)境中熱源的遺漏，大大降低了未知火源導(dǎo)致的二次火災(zāi)的發(fā)生；測溫模型克服一系列的因素的影響，更為準(zhǔn)確地測量物體熱源溫度，大大提高了測溫精度。
【專利說明】
一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及溫度檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 常見一般紅外熱像儀前端測試的測溫原理:在相同溫度下，實(shí)際物體的同一波長 內(nèi)輻射的功率總是小于黑體輻射的規(guī)律。實(shí)際物體的熱輻射在紅外波長范圍內(nèi)，可以近似 看成灰體輻射。熱圖像中每一個(gè)點(diǎn)的裸數(shù)據(jù)值與物體表面的紅外輻射值都有相對(duì)應(yīng)的關(guān) 系，但直接從裸數(shù)據(jù)值計(jì)算的溫度并不是真實(shí)的物體表面溫度，依據(jù)普朗克輻射定律，可擬 合曲線法將其轉(zhuǎn)換為真實(shí)的物體溫度。
[0003] 擬合曲線法:表定時(shí)，在一定條件下（黑體和鏡頭之間的距離、環(huán)境溫度等），用紅 外熱像儀對(duì)著不同溫度下的基準(zhǔn)黑體熱源(在任何溫度下能吸收任何波長輻射的物體)進(jìn) 行測量，采集熱圖像的裸數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合測量數(shù)據(jù)，得到一條熱值與溫度關(guān)系的最 近擬合曲線，同時(shí)能夠求出描述標(biāo)定曲線的數(shù)學(xué)模型中各項(xiàng)標(biāo)定常量的值，得到具體的數(shù) 學(xué)模型。實(shí)時(shí)測溫時(shí)，直接在數(shù)學(xué)模型中將裸數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換為真實(shí)溫度值。
[0004] 擬合公式一：
(1)
[0006] 其中，H(Tr)是真實(shí)溫度，a、b、c是常量系數(shù)，Tr是輻射溫度，exp是以自然常數(shù)e為 底的指數(shù)函數(shù)。
[0007] 擬合公式二：
[0008] H(Tr)=a*Tr+b (2)
[0009 ]其中，H( Tr)是真實(shí)溫度，a、b、是常量系數(shù)，Tr是輻射溫度。
[0010] 采用上述兩個(gè)擬合公式均可直接在數(shù)學(xué)模型中將裸數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換為真實(shí)溫度值。但 是紅外熱圖像只是物體表面的輻射溫度分布，不是真實(shí)的溫度分布。另外，由于輻射溫度把 物體表面的發(fā)射率作為1折算的，這是一種理想的狀況。由于實(shí)際物體并不是黑體，表面發(fā) 射率要小于1，所以有時(shí)輻射溫度與真實(shí)溫度差異較大。目前采用的做法是在對(duì)被測物體的 測試過程中，當(dāng)被測物體的溫度變化范圍不大時(shí)，且測試時(shí)間不長，可以近似滿足兩個(gè)假設(shè) 條件:環(huán)境輻射在測試過程中不變;物體發(fā)射率隨溫度的變化可以忽略。常采用溫度補(bǔ)償?shù)?測試方法，例如雙線性溫度補(bǔ)償模型。
[0011] 雙線性溫度補(bǔ)償模型：
[0012] Hsur=A0+AlTd+A2Te (3)
[0013] 其中，Hsur是溫度補(bǔ)償結(jié)果參數(shù)，AO、A1和A2為常量系數(shù)，Td為環(huán)境溫度，Te為大氣 溫度。
[0014] 溫度補(bǔ)償公式：
⑷
[0016] 其中，H(Tr，Td，Te)為溫度補(bǔ)償結(jié)果，A1和A2為常量系數(shù)，Td為環(huán)境溫度，Te為大氣 溫度，a、b、c是常量系數(shù)，Tr是輻射溫度，exp是以自然常數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù)。
[0017] 另外，還有一些常見高端特殊測溫方式，例如根據(jù)每個(gè)紅外能量，經(jīng)過相應(yīng)的換 算公式計(jì)算出所測物體的溫度，但是此方法需要14位數(shù)字圖像才能更準(zhǔn)確地計(jì)算出真實(shí)溫 度值。通過強(qiáng)大的算法公式及數(shù)字圖像處理能力可以得到全屏的溫度數(shù)據(jù)，再加上算子修 正才能使得溫度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，同時(shí)對(duì)硬件系統(tǒng)要求較高。
[0018] 以上基于紅外熱像儀的測溫方法只能近距離測出物體表面的溫度，同時(shí)這種測溫 方式的最大弊端則是在距離上的影響，近距離時(shí)沒有進(jìn)行補(bǔ)償消除距離的影響，遠(yuǎn)距離的 測溫則不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的目的在于提供一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的測 溫方法無法對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)區(qū)分和測溫精度低等問題。
[0020] 第一方面，一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法，所述方法包括以下步驟：
[0021 ] S1、采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源分布情況；
[0022] S2、統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫度。
[0023] 進(jìn)一步地，在S1步驟中，所述多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法包括以下步驟：
[0024] Sla:預(yù)先生成容器，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二容器和第η容器，η 為正整數(shù)；
[0025] Sib:獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大小將其分為第一超限像 素點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第N超限像素點(diǎn)，N為正整數(shù)，將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容器 中；
[0026] Sic:從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限像素點(diǎn)是否在已經(jīng) 存入超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)，若是，則存入該容器內(nèi)，若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)；
[0027] S4d:重復(fù)步驟Slc，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。
[0028] 進(jìn)一步地，在S2步驟中，所述測溫模型具體為：
[0029] T = ( Tmid-Tlow) / ( Thigh-Tlow) * 10+Tma (1)
[0030] Tlow = CcoeX+Ccon (2)
[0031] Thigh=Cc〇sLn(S)+Cc〇n (3)
[0032] 其中，T表示計(jì)算所得真實(shí)溫度，S為像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，C表示常量系數(shù)，即C_、C_為常 量系數(shù)，Τι?為溫度分段的低溫度值，Thi gh為溫度分段的高溫度值，Tmid為溫度計(jì)算值，Tma為 補(bǔ)償系數(shù)，X為常數(shù)系數(shù)，Ln為以e為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)。
[0033] 進(jìn)一步地，在步驟Sic中，所述位置比較方法具體為：比較超限像素點(diǎn)位置是否在 已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)容器的像素點(diǎn)的預(yù)設(shè)像素范圍內(nèi)。
[0034] 進(jìn)一步地，在S2步驟之后還包括:根據(jù)熱源溫度，將熱源進(jìn)行排序并定位。
[0035] 進(jìn)一步地，在S2步驟之后還包括:判斷熱源溫度是否達(dá)到報(bào)警條件，若是，報(bào)警并 將信息推送給用戶。
[0036] 第二方面，一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:獲取模塊和統(tǒng)計(jì)計(jì)算模 塊；
[0037] 所述獲取模塊，用于采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源分布情況；
[0038] 所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊，用于統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫度。 [0039 ]進(jìn)一步地，所述獲取模塊還包括:生成子模塊、獲取劃分子模塊、第一存入子模塊、 判斷子模塊和第二存入子模塊；
[0040] 所述生成子模塊，用于預(yù)先生成容器，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二 容器和第η容器，η為正整數(shù)；
[0041] 所述獲取劃分子模塊，用于獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大 小將其分為第一超限像素點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第Ν超限像素點(diǎn)，Ν為正整數(shù)；
[0042] 所述第一存入子模塊，用于將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容器中；
[0043] 所述判斷子模塊，用于從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限 像素點(diǎn)是否在已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)；
[0044] 所述第二存入子模塊，用于根據(jù)所述判斷子模塊判斷結(jié)果，若是，則存入該容器 內(nèi)，若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。
[0045] 第三方面，一種基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:前端 設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備和終端設(shè)備；
[0046] 所述前端設(shè)備包括紅外熱像儀、云臺(tái)和可見光設(shè)備，用于采集物體熱源的紅外輻 射；
[0047]所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括服務(wù)器、交換機(jī)或路由器，用于根據(jù)所述多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分 測溫方法處理所述物體熱源的紅外輻射獲得警告信息，并將警告信息發(fā)送給所述終端設(shè) 備；
[0048]所述終端設(shè)備包括手機(jī)、平板或PC。
[0049] 進(jìn)一步地，所述服務(wù)器還用于儲(chǔ)存處理所述物體熱源的紅外輻射獲得警告信息作 為歷史數(shù)據(jù);所述終端設(shè)備還用于查看所述歷史數(shù)據(jù)。
[0050] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是:本發(fā)明通過提供了一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū) 分測溫方法及系統(tǒng)，不僅可以對(duì)多目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)區(qū)分，還可以采用測溫模型對(duì)熱源溫度 進(jìn)行補(bǔ)償，更準(zhǔn)備地測量計(jì)算出物體的真實(shí)溫度。多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法能有效防止探測環(huán) 境中熱源的遺漏，大大降低了未知火源導(dǎo)致的二次火災(zāi)的發(fā)生;測溫模型克服一系列的因 素的影響，更為準(zhǔn)確地測量物體熱源溫度，大大提高了測溫精度。
【附圖說明】
[0051 ]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法流程圖；
[0052]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法流程圖；
[0053]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分示意圖；
[0054] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0055] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)中獲取模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0056] 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖7是本發(fā)明一實(shí)施例提供的溫度對(duì)最大值與均差值的影響曲線圖； 圖8是本發(fā)明一實(shí)施例提供的溫度變化對(duì)均差值的影響曲線圖； 圖9是本發(fā)明一實(shí)施例提供的溫度、均差值、像素點(diǎn)三者之間關(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施 方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0058] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法流程，該方法包括以 下步驟：
[0059]步驟S101、采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源信息。
[0060] 在本步驟中，采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法主要是為提高熱源探測能力，精確地區(qū)分 版面內(nèi)的熱源的位置，可以有效地防止未知火源導(dǎo)致二次火災(zāi)的發(fā)生。獲取版面內(nèi)熱源信 息，版面內(nèi)是指需要探測的范圍，例如一個(gè)房間或一間廠房等，對(duì)一個(gè)版面內(nèi)的熱源采用多 目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法獲取版面內(nèi)熱源信息，熱源信息主要包括熱源位置信息和紅外輻射信 息。
[0061] 步驟S102、統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫度。
[0062] 在本步驟中，一般的測溫原理是:在相同溫度下，實(shí)際物體的同一波長內(nèi)輻射的功 率總是小于黑體輻射的規(guī)律。實(shí)際物體的熱輻射在紅外波長范圍內(nèi)，可以近似看成灰體輻 射。紅外輻射的圖像中每一個(gè)點(diǎn)的裸數(shù)據(jù)值與物體表面的紅外輻射值都有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系， 但直接從紅外裸數(shù)據(jù)值計(jì)算的溫度并不是真實(shí)的物體表面溫度，依據(jù)普朗克輻射定律，可 將其轉(zhuǎn)換為真實(shí)的物體溫度，主要是通過擬合曲線的方法，但是此擬合曲線方法并準(zhǔn)確，尤 其是受距離的影響較為嚴(yán)重。為了更真實(shí)測量熱源的問題，提出了一個(gè)測溫模型計(jì)算熱源 溫度。
[0063]該測溫模型為：
[0064] T = ( Tmid-Tlow) / ( Thigh-Tlow) * 10+Tma (1)
[0065] Tlow = CcoeX+Ccon (2)
[0066] Thigh=Cc〇sLn(S)+Cc〇n (3)
[0067] 其中，T表示計(jì)算所得真實(shí)溫度，S為像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，C表示常量系數(shù)，即、C_為常 量系數(shù)，Τι?為溫度分段的低溫度值，Thigh為溫度分段的高溫度值，Tmid為溫度計(jì)算值，T ma為 補(bǔ)償系數(shù)，X為常數(shù)系數(shù)，Ln為以e為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)。
[0068] 再根據(jù)步驟S1中，通過采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源信息，通過相關(guān) 的變換，在通過測溫模型即可求出相應(yīng)的熱源溫度。
[0069] 圖2示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法流程，采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū) 分方法主要是為提高熱源探測能力，精確地區(qū)分版面內(nèi)的熱源的位置，可以有效地防止未 知火源導(dǎo)致二次火災(zāi)的發(fā)生。該多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法優(yōu)先探測由版面從上到下，從左到右 的順序，該方法包括以下步驟：
[0070] S201:預(yù)先生成容器，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二容器和第η容器，η 為正整數(shù)。
[0071] 在本步驟中，預(yù)先生成容器是根據(jù)需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也稱 為容器，用于存放單個(gè)像素點(diǎn)信息和每個(gè)熱源塊信息，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容 器、第二容器和第η容器，η為正整數(shù)。假如根據(jù)需求設(shè)計(jì)五個(gè)容器，則編號(hào)為第一容器、第 二容器、第三容器、第四容器和第五容器。編號(hào)是為了更好的區(qū)分和后續(xù)的應(yīng)用。
[0072] S202:獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大小將其分為第一超限 像素點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第Ν超限像素點(diǎn)，Ν為正整數(shù)，將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容 器中。
[0073] 在本步驟中，獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，是指在獲取版面內(nèi)圖像基礎(chǔ) 上，包括版面內(nèi)熱源圖像，通過相關(guān)的圖像處理，獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，超 限像素點(diǎn)是根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)像素點(diǎn)的值，如果版面內(nèi)的圖像有大于此預(yù)先設(shè)計(jì)像素點(diǎn)的值， 則判定為超限像素點(diǎn)。在按照超限像素點(diǎn)的大小進(jìn)行排序編號(hào)，最大的超限像素點(diǎn)為第一 超限像素點(diǎn)，次最大的超限像素點(diǎn)為第二超限像素點(diǎn)，以此類推，對(duì)所有的超限像素點(diǎn)進(jìn)行 排序編號(hào)。也可以用其他排序方式對(duì)超限像素點(diǎn)進(jìn)行排序編號(hào)，在此不作詳細(xì)介紹。將第一 超限像素點(diǎn)存入所述第一容器中。
[0074] S203:從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限像素點(diǎn)是否在已 經(jīng)存入超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)，若是，則存入該容器內(nèi)，若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)。
[0075]在本步驟中，從第二超限像素點(diǎn)開始，因?yàn)樵诓襟ES202中已經(jīng)將將第一超限像素 點(diǎn)存入所述第一容器中，故第一超限像素點(diǎn)不需要重新處理。從第二超限像素點(diǎn)開始，到第 Ν超限像素點(diǎn)結(jié)束，通過位置比較方法判斷剩余超限像素點(diǎn)是否在已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)的 容器內(nèi)，若是，貝存入該容器內(nèi)，若否，貝存入下一個(gè)容器內(nèi)。
[0076]在本步驟中，位置比較方法具體為：比較超限像素點(diǎn)位置是否在已經(jīng)存入超限像 素點(diǎn)容器的像素點(diǎn)的預(yù)設(shè)像素范圍內(nèi)。如圖3所示，每個(gè)方格代表一個(gè)像素點(diǎn)，區(qū)域1、區(qū)域 2、區(qū)域3、區(qū)域4、區(qū)域5以及像素點(diǎn)10、像素點(diǎn)20、像素點(diǎn)30代表超限像素點(diǎn)，其中區(qū)域1、區(qū) 域2、區(qū)域3、區(qū)域4和區(qū)域5表示熱源位置，像素點(diǎn)10、像素點(diǎn)20、像素點(diǎn)30也表示熱源位置。 像素點(diǎn)10與區(qū)域1臨近，若設(shè)置"屬于此塊熱源"的像素點(diǎn)范圍為1個(gè)(也可以設(shè)置為多個(gè)，根 據(jù)實(shí)際情況需要而定）。因?yàn)橄袼攸c(diǎn)10與區(qū)域1的其中一個(gè)像素點(diǎn)挨著，在"屬于此塊熱源" 的像素點(diǎn)范圍內(nèi)，那么判定像素點(diǎn)10熱源屬于區(qū)域1那塊熱源。同理，像素點(diǎn)20屬于區(qū)域2那 塊熱源，像素點(diǎn)30則不與任何一塊熱源區(qū)域的任何一個(gè)像素點(diǎn)在1個(gè)像素范圍內(nèi)，它則屬于 單獨(dú)的一塊熱源。
[0077]從第二超限像素點(diǎn)開始，即先處理第二超限像素點(diǎn)，將其通過位置比較方法判斷 第二超限像素點(diǎn)是否在第一容器內(nèi)，主要是通過和第一容器內(nèi)的第一超限像素點(diǎn)采用位置 比較方法比較，若是，則存入該容器內(nèi)，若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)。
[0078] S204:重復(fù)步驟S203,直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。
[0079]本步驟中，重復(fù)步驟203,接著處理余下的超限像素點(diǎn)，同樣采用位置比較方法，例 如第三超限像素點(diǎn)，將其通過位置比較方法判斷第二超限像素點(diǎn)是否在第一容器內(nèi)或第二 容器內(nèi)，主要將第三超限像素點(diǎn)通過和第一容器內(nèi)的第一超限像素點(diǎn)采用位置比較方法 比較，若是，則存入第一容器內(nèi)；再將第三超限像素點(diǎn)通過和第二容器內(nèi)的第二超限像素點(diǎn) 采用位置比較方法比較，若是，則存入第二容器內(nèi)；若否，即不在第一容器，也不在第二容 器，則存入下一個(gè)容器內(nèi)。依次循環(huán)，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。 [0080]從上述實(shí)施例可以看出該多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法簡單快捷，同時(shí)可以提高熱源探測 能力，精確地區(qū)分版面內(nèi)的熱源的位置，可以有效地防止未知火源導(dǎo)致二次火災(zāi)的發(fā)生。
[0081 ]另外，該多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法在對(duì)熱源進(jìn)行測溫結(jié)束后，還包括根據(jù)熱源溫度，即 使用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法測量結(jié)果，將多目標(biāo)熱源按照溫度的高低進(jìn)行排序，排序完后在 對(duì)多目標(biāo)熱源進(jìn)行定位，方便確定熱源的位置，同時(shí)也根據(jù)熱源高低順序，清楚知道哪些是 潛在引起火災(zāi)的熱源。同時(shí)，在判斷熱源溫度是否達(dá)到報(bào)警條件，根據(jù)測量溫度和預(yù)設(shè)溫度 進(jìn)行比較，如果高于預(yù)設(shè)溫度，則報(bào)警，并將報(bào)警信息推送給用戶。
[0082] 下面主要是介紹多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法所采用的測溫模型，該測溫模型的具體 表達(dá)式為：
[0083] T = ( Tmid-Tlow) / ( Thigh-Tlow) * 10+Tma (1)
[0084] Tlow = CcoeX+Ccon (2)
[0085] Thigh=Cc〇sLn(S)+Cc〇n (3)
[0086] 其中，T表示計(jì)算所得真實(shí)溫度，S為像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，C表示常量系數(shù)，即、C_為常 量系數(shù)，Τι?為溫度分段的低溫度值，Thigh為溫度分段的高溫度值，Tmid為溫度計(jì)算值，T ma為 補(bǔ)償系數(shù)，X代表一個(gè)常數(shù)系數(shù)，可以通過曲線圖導(dǎo)出的，Ln為以e為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)。
[0087] 由于輻射溫度把物體表面的發(fā)射率作為1折算的，這是一種理想的狀況。由于實(shí)際 物體并不是黑體，表面發(fā)射率要小于1，所以有時(shí)輻射溫度與真實(shí)溫度差異較大。目前采用 的做法是在對(duì)被測物體的測試過程中，當(dāng)被測物體的溫度變化范圍不大時(shí)，且測試時(shí)間不 長，可以近似滿足兩個(gè)假設(shè)條件:環(huán)境輻射在測試過程中不變;物體發(fā)射率隨溫度的變化可 以忽略。還有一些常見高端特殊測溫方式，例如根據(jù)每個(gè)紅外能量，經(jīng)過相應(yīng)的換算公式計(jì) 算出所測物體的溫度，但是此方法需要14位數(shù)字圖像才能更準(zhǔn)確地計(jì)算出真實(shí)溫度值。通 過強(qiáng)大的算法公式及數(shù)字圖像處理能力可以得到全屏的溫度數(shù)據(jù)，再加上算子修正才能使 得溫度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，同時(shí)對(duì)硬件系統(tǒng)要求較高。
[0088] 本發(fā)明實(shí)施例采用獨(dú)特的像素裸數(shù)據(jù)值測溫方法。目前，市場上普遍的測溫儀器 都是采用的紅外熱像儀，利用前端測溫的方法能夠較準(zhǔn)確地近距離測出物體表面的溫度， 但此測溫方式最大的弊端則是在距離上的影響。然而此弊端，在發(fā)明的測溫模型上做了極 大的補(bǔ)償。
[0089]由于紅外熱像儀測溫時(shí)受諸多因素影響，例如熱源材質(zhì)、紅外與熱源的距離、機(jī)身 溫度、環(huán)境溫度等，想要精確測出物體溫度是有很大困難的，因此在本實(shí)施例中在測溫算法 上加了修正公式，修正公式:T = Tt*E，T表示計(jì)算出的最后溫度值，Tt表示未修正之前的溫 度值，E表示修正系數(shù)，此修正系數(shù)是由室內(nèi)（環(huán)境溫度+距離+面積+機(jī)身溫度)*材質(zhì)發(fā)射率 擬合出來的值。因此發(fā)明實(shí)施例中測溫模型考慮諸多因素影響，都相應(yīng)在算法上做了較大 補(bǔ)償。在材質(zhì)上，測溫方法帶有材質(zhì)輻射率的折算補(bǔ)償算法;在距離上，測溫方法也有著距 離補(bǔ)償算法;在其他已知影響因素上，測溫方法也都做了相應(yīng)補(bǔ)償。從而，本發(fā)明實(shí)施例的 測溫方法采用的測溫模型除了可以大大降低距離對(duì)紅外測溫方法的影響外，在其他因素的 補(bǔ)償上也逐步提高了方法的準(zhǔn)確性。
[0090] 不同的熱源物體在不同的環(huán)境中輻射率不同，所以本發(fā)明實(shí)施例中的測試選取了 兩種不同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)熱源(木材，氧化鐵)在一般環(huán)境溫度(25°C)進(jìn)行數(shù)據(jù)測試。根據(jù) 紅外輻射率表，木材輻射率:0.9，氧化鐵輻射率:0.74。根據(jù)兩種材質(zhì)的測試數(shù)據(jù)，能計(jì)算出 兩種材質(zhì)溫度的輻射率即換算系數(shù)，并以此作為基礎(chǔ)測溫公式的基準(zhǔn)換算系數(shù)。
[0091] 測試過程中，采取單因素控制法，分別通過控制距離、熱源溫度及告警像素點(diǎn)數(shù)量 分別測試出在150°C-40°C (每10°C間隔）的范圍內(nèi)、20m(每5m間隔）范圍內(nèi)以及1-50個(gè)像素 點(diǎn)范圍內(nèi)，像素點(diǎn)數(shù)量與均差值(每個(gè)像素點(diǎn)的最大值與最小值之差)溫度三者之間的變化 規(guī)律，根據(jù)此規(guī)律可以得出像素點(diǎn)數(shù)量、均差值、溫度三要素之間的變化規(guī)律二維曲線圖 表。
[0092]根據(jù)測試數(shù)據(jù)及二維曲線圖及圖像變化趨勢將溫度分為13段，40°C以下一個(gè)分 段，40°C-15(TC每10°C-個(gè)分段，150攝氏度以上一個(gè)分段;像素點(diǎn)分為5段，沒有告警點(diǎn)時(shí) 為一個(gè)分段，1-3個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分段，3-10個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分段，10-50個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分 段，50個(gè)像素點(diǎn)以上為一個(gè)分段，根據(jù)每一段曲線的特性得出同一材質(zhì)在每段溫度及每段 像素點(diǎn)數(shù)量的曲線公式。計(jì)算方法:告警時(shí)記錄像素點(diǎn)數(shù)量及均差值;根據(jù)像素點(diǎn)數(shù)量找出 對(duì)應(yīng)的溫度分段;根據(jù)均差值通過折半算法找出所在溫度區(qū)間；通過計(jì)溫算法計(jì)算出溫度 值(誤差± 5 % );根據(jù)材質(zhì)的發(fā)射率折算出準(zhǔn)確的物體溫度值。
[0093]誤差分析及影響因素，主要是距離：目標(biāo)到紅外熱像儀的距離，物體的紅外輻射率 在灰度均值上的表現(xiàn)隨距離呈非線性變化關(guān)系。實(shí)際測溫距離與熱像儀標(biāo)定距離不同，也 會(huì)引入測溫誤差，因此，保證實(shí)際測溫距離與以校準(zhǔn)距離相同，以減少誤差是必須的。通過 實(shí)驗(yàn)測得測溫距離對(duì)紅外衰減的影響為:紅外衰減從3km左右距離開始衰減比較明顯。
[0094] 采取單因素控制法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以得出像素點(diǎn)數(shù)量、均差值、溫度三要素之間的變 化規(guī)律二維曲線圖表。分別為圖7、圖8和圖9所示。
[0095] 圖7溫度對(duì)最大值與均差值的影響
[0096] 圖7的橫軸表示溫度，縱軸表示像素點(diǎn)值，上方實(shí)線表示像素點(diǎn)最大值與溫度的關(guān) 系，下方實(shí)線表示均差值與溫度的線性關(guān)系，兩條虛線都是擬合漸近線。
[0097]圖8溫度變化對(duì)均差值的影響
[0098]圖8的橫軸表示溫度，縱軸表示均差值，其中虛線表示均差值受溫度影響的關(guān)系曲 線，實(shí)線表示均差值受溫度影響的關(guān)系擬合漸近線。
[0099]圖9是溫度、均差值、像素點(diǎn)三者之間關(guān)系
[0100] 圖9的橫軸表示像素點(diǎn)數(shù)量，縱軸表示均差值，實(shí)線表示不同的溫度，從上至下依 次為150°C-40°C，每十度一個(gè)間隔。
[0101]
[0102]
[0103]
[0104] 根據(jù)測試數(shù)據(jù)及二維曲線圖及圖像變化趨勢將溫度分為13,40°C以下一個(gè)分段， 40°C-15(TC每10°C-個(gè)分段，150攝氏度以上一個(gè)分段;像素點(diǎn)分為5段，沒有告警點(diǎn)時(shí)為一 個(gè)分段，1-3個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分段，3-10個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分段，10-50個(gè)像素點(diǎn)為一個(gè)分段， 50個(gè)像素點(diǎn)以上為一個(gè)分段，根據(jù)每一段曲線的特性得出同一材質(zhì)在每段溫度及每段像素 點(diǎn)數(shù)量的曲線公式。
[0105] 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂偨Y(jié):根據(jù)表3溫度、均差值、像素點(diǎn)三者之間關(guān)系，可以看出每個(gè)溫度曲 線大致可以分為3段，第一段1-3個(gè)像素點(diǎn)，第二段4-10個(gè)像素點(diǎn)，第三段大于10個(gè)像素點(diǎn)， 根據(jù)這三段曲線的趨勢走向，將這三段曲線的漸近線(漸近線即一種曲線的趨勢線)通過擬 合導(dǎo)出來，第一段漸近線采取了常規(guī)的二元一次方程線性變化公式，第二段與第三段曲線 由于趨勢線已經(jīng)不再呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的線性變化趨勢，所以選擇了對(duì)數(shù)曲線公式。這樣就將表3中 的每個(gè)曲線的每段公式都能通過擬合得出。當(dāng)出現(xiàn)告警時(shí)，能夠得到此時(shí)版面內(nèi)的告警點(diǎn) 數(shù)量(超限像素點(diǎn)），根據(jù)這個(gè)告警點(diǎn)的數(shù)量能夠選選擇出此時(shí)應(yīng)該選擇哪段公式，比如，告 警點(diǎn)如果是2,就選擇第一段公式，如果告警點(diǎn)是7就選擇第二段公式，那么根據(jù)告警點(diǎn)代入 擬合得到的公式中可以得到每個(gè)公式計(jì)算出來的均差值，再根據(jù)此時(shí)測出的真實(shí)的均差值 能夠判斷出此時(shí)的真實(shí)均差值在哪兩個(gè)計(jì)算出的均差值之間，從而也就能確定了在哪個(gè)溫 度段，因?yàn)橐粭l曲線代表一個(gè)溫度，比如如果此時(shí)真實(shí)均差值為3000,那么我們根據(jù)像素 點(diǎn)計(jì)算并判斷出這個(gè)真實(shí)的均差值在60與70這兩個(gè)溫度曲線所計(jì)算出的均差值之間，那么 就可以判斷出這個(gè)物體的溫度在60-70之間，但是此時(shí)還不能確定具體是多少度，表示高溫 真實(shí)的均差值減去低溫60的曲線的均差值之差，表示高溫70的曲線的均差值減去低溫60的 曲線的均差值之差，表示真實(shí)溫度在60-70這段溫度中所占的比例，因?yàn)檫@兩段曲線的差值 為10,所以最后乘以10就能得出此時(shí)的溫度值。T mid是通過均值算法直接取出了的值，Thigh 和TlOT是通過選擇的分段公式計(jì)算出來的值。
[0106] 本發(fā)明實(shí)施例的測溫方法，根據(jù)以上三種測試數(shù)據(jù)模型，制定出測溫模型，即表達(dá) 式1-3式。該測溫模型可根據(jù)版面裸數(shù)據(jù)值進(jìn)行相應(yīng)的距離、環(huán)境溫度以及面積補(bǔ)償(面積 補(bǔ)償是指因?yàn)橥环N材質(zhì)面積不同也會(huì)造成溫度變化，所以要做出相應(yīng)的面積系數(shù)補(bǔ)償）， 但在材質(zhì)上的影響則沒有消除。根據(jù)紅外熱像測溫原理，黑體輻射的基本規(guī)律則是紅外輻 射基本理論研究和技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。
[0107] 圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該測溫系統(tǒng)4包 括:獲取模塊41和統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊42。獲取模塊41用于采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi) 熱源分布情況;統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊42，用于統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫 度。其中獲取模塊41還包括子模塊，如圖5所示。
[0108] 獲取模塊包括:生成子模塊51、獲取劃分子模塊52、第一存入子模塊53、判斷子模 塊54和第二存入子模塊55;
[0109] 生成子模塊51，用于預(yù)先生成容器，并對(duì)該容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二容器 和第η容器，η為正整數(shù)；
[0110]獲取劃分子模塊52,用于獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大小 將其分為第一超限像素點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第Ν超限像素點(diǎn)，Ν為正整數(shù)；
[0111] 第一存入子模塊53,用于將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容器中；
[0112] 判斷子模塊54,用于從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限像 素點(diǎn)是否在已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)；
[0113] 第二存入子模塊55，用于根據(jù)所述判斷子模塊判斷結(jié)果，若是，則存入該容器內(nèi)， 若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。
[0114] 本實(shí)施例中的系統(tǒng)與前述實(shí)施例中多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法是基于同一發(fā)明構(gòu) 思下的兩個(gè)方面，在前面已經(jīng)對(duì)方法實(shí)施過程作了詳細(xì)的描述，所以本領(lǐng)域技術(shù)人員可根 據(jù)前述描述清楚地了解本實(shí)施中的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及實(shí)施過程，為了說明書的簡潔，在此就不 再贅述。
[0115] 圖6示出了本發(fā)明又一實(shí)施例提供的基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)，該測溫系統(tǒng)6包括:前端設(shè)備61、數(shù)據(jù)處理設(shè)備62和終端設(shè)備63;前端設(shè)備61包括紅外 熱像儀611、云臺(tái)612和可見光設(shè)備613,用于采集物體熱源的紅外輻射;數(shù)據(jù)處理設(shè)備62包 括服務(wù)器621、交換機(jī)622或路由器623，用于根據(jù)上述多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法處理所述物 體熱源的紅外輻射獲得警告信息，并將警告信息發(fā)送給終端設(shè)備63;終端設(shè)備63包括 PC631、手機(jī)632或平板633。服務(wù)器62還用于儲(chǔ)存處理所述物體熱源的紅外輻射獲得警告 信息作為歷史數(shù)據(jù);終端設(shè)備63還用于查看所述歷史數(shù)據(jù)。
[0116] 本實(shí)施例中的系統(tǒng)與前述實(shí)施例中基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法 是基于同一發(fā)明構(gòu)思下的兩個(gè)方面，在前面已經(jīng)對(duì)方法實(shí)施過程作了詳細(xì)的描述，所以本 領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)前述描述清楚地了解本實(shí)施中的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及實(shí)施過程，為了說明書 的簡潔，在此就不再贅述。
[0117] 綜上所述，從不同實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方 法及系統(tǒng)，不僅可以對(duì)多目標(biāo)物進(jìn)行自動(dòng)區(qū)分，還可以采用測溫模型對(duì)熱源溫度進(jìn)行補(bǔ)償， 更準(zhǔn)備地測量計(jì)算出物體的真實(shí)溫度。多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法能有效防止探測環(huán)境中熱源的 遺漏，大大降低了未知火源導(dǎo)致的二次火災(zāi)的發(fā)生;測溫模型克服一系列的因素的影響，更 為準(zhǔn)確地測量物體熱源溫度，大大提高了測溫精度。
[0118] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 51、 采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源信息； 52、 統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在S1步驟中，所述多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法包 括以下步驟： Sla:預(yù)先生成容器，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二容器和第η容器，η為正 整數(shù)； Sib:獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大小將其分為第一超限像素 點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第N超限像素點(diǎn)，N為正整數(shù)，將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容器 中； Sic:從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限像素點(diǎn)是否在已經(jīng)存入 超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)，若是，則存入該容器內(nèi)，若否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)； S4d:重復(fù)步驟Slc，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在S2步驟中，所述測溫模型具體為： T= (Tmid-Tl〇w)/(Thigh-Tl〇w)*10+Tma (1) Tlow=CcoeX+Ccon (2) Thigh = CcosLn (S) +Cc〇n (3) 其中，T表示計(jì)算所得真實(shí)溫度，S為像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，C表示常量系數(shù)，即(：。。8、(：_為常量系 數(shù)，Tlciw為溫度分段的低溫度值，Thlgh為溫度分段的高溫度值，Tmid為溫度計(jì)算值，T ma為補(bǔ)償 系數(shù)，X為常數(shù)系數(shù)，Ln為以e為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟Sic中，所述位置比較方法具體為： 比較超限像素點(diǎn)位置是否在已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)容器的像素點(diǎn)的預(yù)設(shè)像素范圍內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在S2步驟之后還包括:根據(jù)熱源溫度，將熱 源進(jìn)行排序并定位。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在S2步驟之后還包括:判斷熱源溫度是否 達(dá)到報(bào)警條件，若是，報(bào)警并將報(bào)警信息推送給用戶。7. -種多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:獲取模塊和統(tǒng)計(jì)計(jì)算模 塊； 所述獲取模塊，用于采用多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分方法，獲取版面內(nèi)熱源分布情況； 所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊，用于統(tǒng)計(jì)所述版面內(nèi)熱源信息，利用測溫模型計(jì)算熱源溫度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊還包 括:生成子模塊、獲取劃分子模塊、第一存入子模塊、判斷子模塊和第二存入子模塊； 所述生成子模塊，用于預(yù)先生成容器，并對(duì)所述容器進(jìn)行編號(hào)，即第一容器、第二容器 和第η容器，η為正整數(shù)； 所述獲取劃分子模塊，用于獲取超限像素點(diǎn)在版面內(nèi)的坐標(biāo)位置，按像素點(diǎn)的大小將 其分為第一超限像素點(diǎn)、第二超限像素點(diǎn)和第Ν超限像素點(diǎn)，Ν為正整數(shù)； 所述第一存入子模塊，用于將第一超限像素點(diǎn)存入所述第一容器中； 所述判斷子模塊，用于從第二超限像素點(diǎn)開始，通過位置比較方法判斷剩余超限像素 點(diǎn)是否在已經(jīng)存入超限像素點(diǎn)的容器內(nèi)； 所述第二存入子模塊，用于根據(jù)所述判斷子模塊判斷結(jié)果，若是，則存入該容器內(nèi)，若 否，則存入下一個(gè)容器內(nèi)，直至所有超限像素點(diǎn)都存入到相應(yīng)的容器中為止。9. 一種基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:前端 設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備和終端設(shè)備； 所述前端設(shè)備包括紅外熱像儀、云臺(tái)和可見光設(shè)備，用于采集物體熱源的紅外輻射； 所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括服務(wù)器、交換機(jī)或路由器，用于根據(jù)如權(quán)利6所述的多目標(biāo)自動(dòng) 區(qū)分測溫方法處理所述物體熱源的紅外輻射獲得警告信息，并將警告信息發(fā)送給所述終端 設(shè)備； 所述終端設(shè)備包括手機(jī)、平板或PC。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于紅外熱像儀的多目標(biāo)自動(dòng)區(qū)分測溫系統(tǒng)，其特征在于， 所述服務(wù)器還用于儲(chǔ)存處理所述物體熱源的紅外輻射獲得警告信息作為歷史數(shù)據(jù);所述終 端設(shè)備還用于查看所述歷史數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01J5/00GK106017690SQ201610058262
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日
【發(fā)明人】曾宇, 郭曉東, 肖峰
【申請(qǐng)人】廣州紫川電子科技有限公司