基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置

1068 编辑：中冶有色技术网来源：电子科技大学

2024-04-30 14:17:00

权利要求书： 1.基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置，其特征在于，包括四个部分：热源及平行光管、二维运动转台、红外热像仪、控制箱和安装在控制箱上的显示器；

热源和平行光管用于模拟物体及其发出的红外光；二维运动转台是用来承载红外热像仪，利用红外热像仪采集热源和平行光管模拟的物体的红外图像；二维运动转台既能够进行水平方向的左右转动，也能进行竖直方向的俯仰运动，二维运动转台上装有伺服电机，用来控制二维运动转台的自动转动；

控制箱分别与红外热像仪和伺服电机相连。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置，其特征在于，所述控制箱内设有采集卡、工控机和PLC，控制箱通过采集卡进行红外热像仪的红外图像采集，并将采集到的红外图像传输至工控机进行图像处理；工控机与PLC相连，通过PLC控制伺服电机动作，实现二维运动转台的转动或俯仰运动。

说明书：基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置技术领域[0001] 本实用新型涉及一种基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置。背景技术[0002] 红外热成像技术是运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，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，让人们可以看到物体表面的温度分布状况。目前红外热成像技术已经广泛应用于火灾侦测、检测故障、鉴定真伪、边检站监测以及军工领域等。[0003] 红外热像仪是一种接受被测目标的红外辐射能量，从而获得红外热像图的仪器，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗来讲，红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量，转变为可见的热图像，让人们直观地观测到物体表面温度的分布情况图像处理。红外热像仪在边防领域有着十分重要的作用，在边防巡逻中会经常遇到大风、大雪、大雾的天气，可见度极差。红外热像仪可以检测到波长短的红外线，可以远距离观察，对边防工作有着十分重要的作用。[0004] 视场角指的是热像仪能够检测到的最大空间范围，视场角越大，热像仪可以拍摄的范围越大，但是过大的视场角也会导致每个像素对应的物体实际尺寸变大，导致画面粗糙，所以一个合适的视场角对于红外热像仪的检测精度是十分重要的。[0005] 目前对于热像仪视场角的测试，在大多数情况下还是采用人工的方式进行测试，通过人工来手动控制转台的转动，结合肉眼来判断从红外热像仪采集到的图像，标记图像中目标的左右两个极限位置和上下两个极限位置，来人为的判定视场角的大小。[0006] 另外的一种方法是通过测量红外热像仪的一些参数来计算视场角的大小。[0007][0008] 采用以上方式来进行视场角的测试，带有一定的随机性，会带来相应的误差，从而导致视场角的测量结果不准确。实用新型内容

[0009] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用图像识别及处理算法对红外热像仪采集到的图像进行处理，结合二维转台来测量水平视场和垂直视场，能够同时测量红外热像仪的水平视场角和垂直视场角，结果准确的基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置。[0010] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置，包括四个部分：热源及平行光管、二维运动转台、红外热像仪、控制箱和安装在控制箱上的显示器；[0011] 热源和平行光管用于模拟物体及其发出的红外光；二维运动转台是用来承载红外热像仪，利用红外热像仪采集热源和平行光管模拟的物体的红外图像；二维运动转台既能够进行水平方向的左右转动，也能进行竖直方向的俯仰运动，二维运动转台上装有伺服电机，用来控制二维运动转台的自动转动；[0012] 控制箱分别与红外热像仪和伺服电机相连。[0013] 进一步地，所述控制箱内设有采集卡、工控机和PLC，控制箱通过采集卡进行红外热像仪的红外图像采集，并将采集到的红外图像传输至工控机进行图像处理；工控机与PLC相连，通过PLC控制伺服电机动作，实现二维运动转台的转动或俯仰运动。[0014] 本实用新型的有益效果是：本实用新型利用了图像识别及处理算法对红外热像仪采集到的图像进行处理，结合二维转台来测量水平视场和垂直视场。二维转台由伺服电机进行控制，结合图像处理算法，形成闭合的运动控制。能够同时测量红外热像仪的水平视场角和垂直视场角，结果准确，误差很小。附图说明[0015] 图1为本实用新型红外热像仪视场角测量装置结构示意图；[0016] 图2为本实用新型二维运动转台结构示意图；[0017] 图3为本实用新型控制箱结构示意图。具体实施方式[0018] 下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。[0019] 如图1所示，本实用新型的一种基于图像处理和运动控制的红外热像仪视场角测量装置，包括四个部分：热源及平行光管、二维运动转台、红外热像仪、控制箱和安装在控制箱上的显示器；[0020] 热源和平行光管用于模拟物体及其发出的红外光；二维运动转台是用来承载红外热像仪，利用红外热像仪采集热源和平行光管模拟的物体的红外图像；二维运动转台既能够进行水平方向的左右转动，也能进行竖直方向的俯仰运动，二维运动转台上装有伺服电机，用来控制二维运动转台的自动转动；如图2所示，红外热像仪放置在二维运动转台的载物平台上，伺服电机通过履带带动红外热像仪转动，伺服电机上还安装有减速器；[0021] 控制箱分别与红外热像仪和伺服电机相连。控制箱用来控制红外热像仪的启动和关闭、对红外热像仪采集到的红外图像进行处理，以及控制二维运动转台的转动。[0022] 如图3所示，所述控制箱内设有采集卡、工控机和PLC，控制箱通过采集卡进行红外热像仪的红外图像采集，并将采集到的红外图像传输至工控机进行图像处理；工控机与PLC相连，通过PLC控制伺服电机动作，实现二维运动转台的转动或俯仰运动，分别在水平方向和竖直方向进行红外热像仪的视场角测量。控制箱内还设有打印机等其他外部设备，打印机与工控机连接。[0023] 当热源离红外热像仪很近或者红外热像仪正对着物体时，光是从热源处向外发散的，红外热像仪可以直接检测到物体的红外图像。当热源离红外热像仪足够远时，红外热像仪接收到的光是平行的。所以我们让热源通过平行光管，光就变为平行的，就相当于是无限远的物体发出的红外光。让红外热像仪往一个方向不停转动，能检测到的光会越来越弱，检测到的光也会变为热源通过平行光管后的平行光，当转动到某个角度时就检测不到红外光(即检测到的图像里面没有目标点)了，这个位置就是红外热像仪检测的极限位置，两个极限位置之间的角度即为红外热像仪的视场角。[0024] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。