專利名稱：紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法及基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機及紅外熱成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法、基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著紅外熱成像技術(shù)和電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，光電圖像處理技術(shù)在國民經(jīng)濟的諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中，紅外熱成像技術(shù)是利用物體的溫度差異進行成像的，因而在生產(chǎn)過程實時監(jiān)控等領(lǐng)域中，我們可以清晰的看到物體的表面溫度分布，從而及時判斷出物體的工作狀態(tài)?？梢姽鈭D像是利用攝錄像設(shè)備獲得的，可以準(zhǔn)確地看到被測物體的視覺圖像，精確測定物體的坐標(biāo)方位，因而在日常工作和生活中得到廣泛應(yīng)用。前者的優(yōu)點是可以及時準(zhǔn)確地確定目標(biāo)的溫度狀況，但不能對目標(biāo)進行準(zhǔn)確地分辨；后者雖然可以對目標(biāo)準(zhǔn)確分辨，但反映不了物體的溫度狀況。如SARS病毒傳染性極強，對人類構(gòu)成巨大威脅，其在發(fā)病人體中的表現(xiàn)為高溫、高熱，及時在各種場合(如廣場)發(fā)現(xiàn)發(fā)熱病人對控制疫情傳播具有十分重要的意義。利用現(xiàn)有紅外熱成像技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)發(fā)熱病人但無法準(zhǔn)確定位，利用可見光圖像可以準(zhǔn)確清晰地捕獲現(xiàn)場目標(biāo)，但無法確定何人發(fā)熱，兩者互有優(yōu)劣。據(jù)了解，除中國專利CN1546960公開了一種本申請人申請的兼具上述兩者優(yōu)點的同類設(shè)備(紅外線熱成像圖像及可見光圖像復(fù)合視頻實時顯控裝置)外，尚無發(fā)現(xiàn)有同樣的技術(shù)在國內(nèi)外披露。但該專利申請所公開的技術(shù)方案仍然存在一些不足之處1、由于紅外熱像設(shè)備的用途決定了其使用場合復(fù)雜，甚至環(huán)境惡劣，所以必須輕巧、便移，且滿足IP54或IP67的標(biāo)準(zhǔn)密封條件，要滿足IP54或IP67密封條件，則產(chǎn)品的功耗必須小、散熱能力要強。由于功耗、體積、散熱、成本等方面的限制，傳統(tǒng)的PC機或工控機難以滿足設(shè)備的要求。所以，現(xiàn)有的紅外熱像儀大都是采用單片機制造的。由于單片機的處理能力弱，而紅外測溫和成像處理需要很大的數(shù)據(jù)處理能力，因而被迫采用多個單片機芯片協(xié)同處理。這樣以來，甚至接口都需要自己開發(fā)，產(chǎn)品的研制勢必難度大、周期長，降低了市場競爭力。由于可利用軟硬件資源少，要擴展功能非常困難。
2、紅外熱成像技術(shù)具有數(shù)據(jù)量大、測溫計算公式復(fù)雜、分析多樣性、數(shù)據(jù)必須無損傳輸?shù)奶攸c。由于受硬件技術(shù)，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的限制，以前生產(chǎn)的用于工業(yè)過程控制及監(jiān)控目的的熱成像產(chǎn)品通常只有視頻信號輸出和RS232/485信號輸出，信號弱、傳輸速度慢且距離短，因而不能直接進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于紅外的數(shù)據(jù)計算量非常大，且紅外數(shù)據(jù)必須無損傳輸，采用直接網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?，會給系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)造成極大的負擔(dān)，要滿足每秒50Hz以上速度的要求，即便是采用最先進的嵌入式CPU也處理不過來，一般的單片機或CPU就更不行了。這樣便會嚴重制約產(chǎn)品的性能，使得現(xiàn)有技術(shù)熱像儀采集到的溫度數(shù)據(jù)不能實時、完整地進行網(wǎng)絡(luò)在線數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫管理、分析、處理。如何能夠利用當(dāng)今最先進的嵌入式計算機，使得現(xiàn)有技術(shù)熱像儀采集到的溫度數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r、完整地進行網(wǎng)絡(luò)在線數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)庫管理、分析、處理呢？這是一個難題！發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一是提供一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，以解決紅外熱像數(shù)據(jù)處理計算量大，需要無損傳輸?shù)膯栴}。
本發(fā)明的另一個目的是設(shè)計一種能夠克服已有技術(shù)所存在的缺陷，不僅可以實時在線通過紅外熱像準(zhǔn)確、快速地對目標(biāo)進行圖像、溫度數(shù)據(jù)采集和處理，還便于通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫遠程在線傳輸、分析、管理的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置。
本發(fā)明的第三個目的是利用上述方法及裝置設(shè)計一種基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)，以便于通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫遠程在線傳輸、分析、管理所得紅外熱像和/或可見光圖像信息。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，其為一種流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，包括壓縮方法和解壓方法——壓縮方法是①通過嵌入式計算機采集、保留來自紅外熱像儀的前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；②采集自紅外熱像儀的當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；③求前后兩幅紅外熱像數(shù)據(jù)的差；④根據(jù)事先準(zhǔn)備的矢量化表對所得紅外熱像數(shù)據(jù)的差進行矢量化處理；⑤根據(jù)編碼表對矢量化處理后的紅外熱像數(shù)據(jù)進行編碼；⑥壓縮數(shù)據(jù)；⑦壓縮數(shù)據(jù)輸出；
——解壓方法是①計算機對接收到的壓縮數(shù)據(jù)進行存儲；②利用編碼表使壓縮數(shù)據(jù)還原為原編碼；③利用矢量化表對還原后的編碼數(shù)據(jù)進行反矢量化處理；④利用反矢量化處理所得的紅外熱像差值數(shù)據(jù)對比前幅紅外熱像數(shù)據(jù)求出當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；⑤將所得當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)輸出送至計算機的圖像處理模塊處理、顯示。
一種基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，包括計算機和紅外線熱像儀，其特征在于所述計算機為嵌置在所述紅外線熱像儀殼體內(nèi)的嵌入式計算機；在紅外線熱像儀上設(shè)有16位數(shù)字輸出接口，在計算機的數(shù)據(jù)接口上連接有用于對紅外線熱像儀輸出的16位數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行采集的數(shù)據(jù)采集卡；在計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)上存儲有由數(shù)據(jù)指令代碼構(gòu)成的程序控制模塊、測溫模塊、圖像處理模塊和顯示模塊，在計算機上還設(shè)有可以16Bit、50Hz以上速度實時傳輸全部溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接口；所述圖像處理和顯示模塊中的紅外熱像處理和顯示模塊含有紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮模塊。
所述網(wǎng)絡(luò)接口為可以自定義IP地址的RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口。
所述嵌入式計算機的CPU是一種基于MIPS的核心處理器，主頻大于500MHz。
更具體來說，所述CPU為32Bit工業(yè)級AU1200型CPU，嵌入有WinCE操作系統(tǒng)；所述嵌入式計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)為大于或等于64M的DDR內(nèi)存，系統(tǒng)總線為200MHz。
所述殼體內(nèi)或外還設(shè)有可以選裝的可見光攝像機，在所述嵌入式計算機的數(shù)據(jù)接口上相應(yīng)設(shè)有用于對可見光攝像機輸出的圖像數(shù)據(jù)進行采集的視頻撲捉卡。
所述可見光攝像機為CCD或CMOS攝像機；在所述計算機上還設(shè)有用來和測溫基準(zhǔn)校正的溫度傳感器相連的傳感器接口、用于調(diào)焦電機控制、光欄控制、紅外成像模塊控制的功能控制接口、顯示器接口、與RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口連接的10/100M以太網(wǎng)接口以及鍵盤接口。
所述測溫基準(zhǔn)校正的溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器；在計算機上連接有可移動大容量存儲器以及USB、GSM/GPRS、RS232/藍牙接口外設(shè)接口。
一種基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)由一個以上的所述紅外熱成像溫度監(jiān)測分析裝置、若干臺個人計算機和/或交換機、服務(wù)器組成，其間通過局域網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)；在個人計算機內(nèi)設(shè)有紅外熱像處理、顯示模塊，紅外熱像處理、顯示模塊中含有紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時解壓縮模塊；在服務(wù)器中設(shè)有紅外熱像處理、顯示模塊及圖像數(shù)據(jù)庫管理模塊。
本發(fā)明溫度監(jiān)測裝置由于采用了紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，解決了紅外熱像數(shù)據(jù)處理計算量大，必須無損傳輸?shù)幕締栴}。
本發(fā)明裝置由于采用了功耗低、處理能力強之基于MIPS核心處理器的嵌入式計算機及數(shù)據(jù)處理能力強，具有多媒體加速功能的系統(tǒng)接口，并將計算機和紅外熱像儀合為一體，不僅滿足了紅外熱像儀數(shù)據(jù)處理量大、體積小、輕便的要求，也滿足了IP54或IP67密封條件的要求。
本發(fā)明裝置及系統(tǒng)由于采用了可以基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)自定義IP地址的集成標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口，不僅可以實時顯示、監(jiān)測、遠程傳輸紅外和/或可見光圖像，還可以實時在線通過紅外熱像準(zhǔn)確、快速地對目標(biāo)通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫遠程在線分析、管理，具有數(shù)據(jù)傳輸速度快，可以實時傳輸全部溫度數(shù)據(jù)(16Bits)，傳輸距離遠，抗干擾能力強，適用范圍廣，與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相兼容，組網(wǎng)方便等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明紅外熱像流媒體實時壓縮/解壓方法的流程示意圖。
圖2是本發(fā)明裝置的計算機電路原理圖。
圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實施例方式
一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，如圖1所示，其為一種流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，包括壓縮方法和解壓方法——壓縮方法是①通過嵌入式計算機采集、保留來自紅外熱像儀的前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；②采集自紅外熱像儀的當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；③求前后兩幅紅外熱像數(shù)據(jù)的差；④根據(jù)事先準(zhǔn)備的矢量化表對所得紅外熱像數(shù)據(jù)的差進行矢量化處理；⑤根據(jù)編碼表對矢量化處理后的紅外熱像數(shù)據(jù)進行編碼；⑥壓縮數(shù)據(jù)；⑦壓縮數(shù)據(jù)輸出；——解壓方法是①計算機對接收到的壓縮數(shù)據(jù)進行存儲；②利用編碼表使壓縮數(shù)據(jù)還原為原編碼；③利用矢量化表對還原后的編碼數(shù)據(jù)進行反矢量化處理；④利用反矢量化處理所得的紅外熱像差值數(shù)據(jù)對比前幅紅外熱像數(shù)據(jù)求出當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；⑤將所得當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)輸出送至計算機的圖像處理模塊處理、顯示。
一種基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，如圖2所示，包括計算機1和紅外線熱像儀。計算機1為嵌入式計算機，嵌置在紅外線熱像儀的殼體內(nèi)。在紅外線熱像儀上設(shè)有16位數(shù)字輸出接口，在計算機的數(shù)據(jù)接口上連接有用于對紅外線熱像儀輸出的16位數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行采集的數(shù)據(jù)采集卡2；在計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)上存儲有由數(shù)據(jù)指令代碼構(gòu)成的程序控制模塊、測溫模塊、圖像處理模塊和顯示模塊。在計算機上還設(shè)有可以16Bit、50Hz以上速度實時傳輸全部溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接口，網(wǎng)絡(luò)接口是一種是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，可以自定義IP地址，可以16Bit、50Hz以上速度實時傳輸全部溫度數(shù)據(jù)的RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口。圖像處理和顯示模塊中的紅外熱像處理和顯示模塊含有根據(jù)前述方法設(shè)置的紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮模塊。
具體本實施例來說嵌入式計算機的CPU是一種基于MIPS的32Bit工業(yè)級核心處理器，型號為AU1200型，主頻大于500MHz，其內(nèi)嵌入有WinCE操作系統(tǒng)，支持數(shù)據(jù)庫管理。嵌入式計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)為大于或等于64M的DDR內(nèi)存，系統(tǒng)總線為200MHz。與數(shù)據(jù)庫結(jié)合，該系統(tǒng)功能強大，可更方便地對現(xiàn)場目標(biāo)進行準(zhǔn)確測溫、分析和判斷。
殼體內(nèi)還設(shè)有可見光CCD攝像機，在嵌入式計算機的數(shù)據(jù)接口上相應(yīng)設(shè)有用于對可見光攝像機輸出的圖像數(shù)據(jù)進行采集的視頻撲捉卡3。
數(shù)據(jù)采集卡和視頻撲捉卡2、3上帶有用于采集16Bit紅外溫度數(shù)據(jù)的紅外線熱像儀及可采集可見光圖像的CCD可見光攝像儀接口的輸入接口。
在計算機上還設(shè)有用來和測溫基準(zhǔn)校正溫度傳感器相連的傳感器接口5、用于調(diào)焦電機控制、光欄控制、紅外成像模塊控制的功能控制接口6、顯示器接口7、與RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口連接的10/100M以太網(wǎng)接口8以及鍵盤接口9。
溫度傳感器可選擇DS18B20溫度傳感器。在計算機上還連接有CF卡式可移動大容量存儲器10以及USB、GSM/GPRS、RS232/藍牙接口15，以便于增加外設(shè)。
本發(fā)明利用上述方法及裝置構(gòu)成的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)由3個以上的紅外熱成像溫度監(jiān)測分析裝置11，2臺個人計算機12(或稱客戶機)，1臺交換機13及1臺服務(wù)器14組成，其間通過局域網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)。在個人計算機內(nèi)設(shè)有紅外熱像處理、顯示模塊，紅外熱像處理、顯示模塊中含有紅外熱圖流媒體數(shù)據(jù)實時解壓縮模塊。
權(quán)利要求
1.一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，其為一種流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法，包括壓縮方法和解壓方法——壓縮方法是①通過嵌入式計算機采集、保留來自紅外熱像儀的前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；②采集自紅外熱像儀的當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；③求前后兩幅紅外熱像數(shù)據(jù)的差；④根據(jù)事先準(zhǔn)備的矢量化表對所得紅外熱像數(shù)據(jù)的差進行矢量化處理；⑤根據(jù)編碼表對矢量化處理后的紅外熱像數(shù)據(jù)進行編碼；⑥壓縮數(shù)據(jù)；⑦壓縮數(shù)據(jù)輸出；——解壓方法是①計算機對接收到的壓縮數(shù)據(jù)進行存儲；②利用編碼表使壓縮數(shù)據(jù)還原為原編碼；③利用矢量化表對還原后的編碼數(shù)據(jù)進行反矢量化處理；④利用反矢量化處理所得的紅外熱像差值數(shù)據(jù)對比前幅紅外熱像數(shù)據(jù)求出當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)；⑤將所得當(dāng)前幅紅外熱像數(shù)據(jù)輸出送至計算機的圖像處理模塊處理、顯示。
2.一種基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，包括計算機(1)和紅外線熱像儀，其特征在于所述計算機(1)為嵌置在所述紅外線熱像儀殼體內(nèi)的嵌入式計算機(1)；在紅外線熱像儀上設(shè)有16位數(shù)字輸出接口，在計算機的數(shù)據(jù)接口上連接有用于對紅外線熱像儀輸出的16位數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行采集的數(shù)據(jù)采集卡(2)；在計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)上存儲有由數(shù)據(jù)指令代碼構(gòu)成的程序控制模塊、測溫模塊、圖像處理模塊和顯示模塊，在計算機上還設(shè)有可以16Bit、50Hz以上速度實時傳輸全部溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接口；所述圖像處理和顯示模塊中的紅外熱像處理和顯示模塊含有紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時壓縮模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)接口為可以自定義IP地址的RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述嵌入式計算機的CPU是一種基于MIPS的核心處理器，主頻大于500MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述CPU為32Bit工業(yè)級AU1200型CPU，嵌入有WinCE操作系統(tǒng)；所述嵌入式計算機內(nèi)部的存儲介質(zhì)為大于或等于64M的DDR內(nèi)存，系統(tǒng)總線為200MHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述殼體內(nèi)或外還設(shè)有可以選裝的可見光攝像機，在所述嵌入式計算機的數(shù)據(jù)接口上相應(yīng)設(shè)有用于對可見光攝像機輸出的圖像數(shù)據(jù)進行采集的視頻撲捉卡(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述可見光攝像機為CCD或CMOS攝像機；在所述計算機上還設(shè)有用來和測溫基準(zhǔn)校正的溫度傳感器相連的傳感器接口(5)、用于調(diào)焦電機控制、光欄控制、紅外成像模塊控制的功能控制接口(6)、顯示器接口(7)、與RJ45集成標(biāo)準(zhǔn)接口連接的10/100M以太網(wǎng)接口(8)以及鍵盤接口(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置，其特征在于所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器；在計算機上連接有可移動大容量存儲器(10)以及USB、GSM/GPRS、RS232/藍牙接口外設(shè)接口(15)。
9.一種利用權(quán)利要求1的方法及權(quán)利要求2的裝置構(gòu)成的基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)由一個以上的所述紅外溫度監(jiān)測分析裝置(11)、若干臺個人計算機(12)和/或交換機(13)、服務(wù)器(14)組成，其間通過局域網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)；在個人計算機內(nèi)設(shè)有紅外熱像處理、顯示模塊，紅外熱像處理、顯示模塊中含有紅外熱像流媒體數(shù)據(jù)實時解壓縮模塊；在服務(wù)器(14)中設(shè)有紅外熱像處理、顯示模塊及圖像數(shù)據(jù)庫管理模塊。
全文摘要
一種紅外熱像數(shù)據(jù)實時壓縮/解壓方法及基于網(wǎng)絡(luò)和嵌入式計算機的紅外溫度監(jiān)測裝置與系統(tǒng)。壓縮方法是先采集、求得前后兩幅紅外熱像數(shù)據(jù)的差，再對該差矢量化、編碼及壓縮處理。解壓方法與之相反。該裝置的計算機嵌入在紅外線熱像儀內(nèi)，其上設(shè)有可自定義IP地址的網(wǎng)絡(luò)接口。該系統(tǒng)由一個以上的紅外熱成像溫度監(jiān)測分析裝置、若干臺個人計算機和/或交換機、服務(wù)器組成，其間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。本發(fā)明功耗低，可實時、遠程、快速傳輸、管理全部溫度數(shù)據(jù)和紅外熱像，還具有抗干擾能力強，適用范圍廣，與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相兼容，組網(wǎng)方便等優(yōu)點。
文檔編號G01J5/00GK1967180SQ20061003521
公開日2007年5月23日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者呂永新, 吳立軍 申請人:廣州科易光電技術(shù)有限公司