專利名稱：基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，更具體的說，尤其涉及一種首先建立直方圖、再求取窗戶、缺陷和墻體的溫度閾值的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)釋放出紅外線，其能量與該物體溫度的四次方成正比。紅外熱像儀可將人眼無法看到的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并以備種不同的顏色來表示不同溫度分布的可視圖像顯示出來。這些可視的數(shù)據(jù)信號(hào)可以協(xié)助人們查找溫度異常點(diǎn)，從而在故障未發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)故障隱患，識(shí)別設(shè)備或系統(tǒng)的潛在問題。
自二十世紀(jì)70年代以來，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后開始了紅外熱像儀在建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域診斷維護(hù)的探索，使得紅外熱像技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用日臻完善。國(guó)內(nèi)的紅外建筑檢測(cè)在二十世紀(jì)九十年代開始起步，一開始主要集中在外墻飾面磚的粘結(jié)質(zhì)量以及滲漏檢測(cè)方面。由于這些應(yīng)用領(lǐng)域沒有其它適合的檢測(cè)手段，而紅外熱成像技術(shù)具有大面積、非接觸遠(yuǎn)距離檢測(cè)，不影響被測(cè)物體，使用安全，檢測(cè)快速，結(jié)果直觀可視等優(yōu)勢(shì)，使得該技術(shù)在建筑領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展。使用紅外熱像儀，可以檢測(cè)到空氣泄漏、水分積累、管道堵塞、墻壁后面的結(jié)構(gòu)特征以及過熱的電氣線路等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化記錄歸檔。
目前紅外熱像儀在建筑檢測(cè)的主要應(yīng)用有: (O建筑節(jié)能檢測(cè):檢測(cè)熱工缺陷，熱橋缺陷，外墻保溫節(jié)能等，確保建筑性能及質(zhì)量，避免造成重大損失或危害，并對(duì)建筑節(jié)能起到評(píng)估作用。
(2)建筑質(zhì)量檢測(cè):用于建筑滲漏、電氣系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、管路系統(tǒng)等檢測(cè)，例如:滲水、外墻空鼓、管道密封不良、電氣故障等。
由于環(huán)境保護(hù)和節(jié)能的迫切需要，國(guó)內(nèi)外特別是加拿大、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)紅外熱成像在節(jié)能的應(yīng)用研究，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)和成果。
紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)是一種已經(jīng)成功使用30多年的建筑節(jié)能和建筑缺陷的有效檢測(cè)手段。對(duì)于大小建筑的所有方面的預(yù)維護(hù)，紅外檢測(cè)是一種最為有效的降低能耗和維護(hù)費(fèi)用的方式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著我們對(duì)紅外熱像技術(shù)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和科研思路及理念的轉(zhuǎn)變，紅外熱像技術(shù)將日趨成熟，其在建筑領(lǐng)域的研究與應(yīng)用將會(huì)有更廣闊的前景。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法。
本發(fā)明的基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，其特別之處在于，包括以下步驟:a).采集紅外圖像，在室內(nèi)高于室外10°C的條件下，利用紅外熱像儀對(duì)待檢測(cè)建筑物進(jìn)行外景拍攝，以獲得原始的紅外圖像數(shù)據(jù)；b).獲取全外景紅外圖像，將原始的紅外圖像進(jìn)行全景拼接，以獲得待檢測(cè)建筑物完整的全外景紅外圖像；對(duì)于只有一張紅外圖像的小型建筑物來說，則省略此步驟；C).設(shè)定檢測(cè)主體，在全外景紅外圖像中將不相關(guān)背景和干擾物排除在外，手工設(shè)定出待檢測(cè)建筑物的檢測(cè)主體；d).建立檢測(cè)主體的直方圖分布，以紅外圖像中所表征的檢測(cè)主體的溫度為橫軸、各溫度出現(xiàn)的頻率或像素?cái)?shù)為縱軸，建立直方圖分布；e).獲取峰值溫度
，設(shè)〒力直方圖的峰值溫度，定義為直方圖中出現(xiàn)頻率或像素?cái)?shù)最多的溫度值；f).求
取各熱工區(qū)域的溫度閾值，定義Ttt1、乃和^分別為紅外圖像中窗戶、缺陷和合格墻體熱工區(qū)域的溫度閾值；
當(dāng)檢測(cè)主體中墻體的面積大于窗戶的面積時(shí)，則直方圖峰值溫度與合格墻體溫度接近，1、乃和溫度閾值定義如下:
權(quán)利要求
1.一種基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: a).采集紅外圖像，在室內(nèi)高于室外10°C的條件下，利用紅外熱像儀對(duì)待檢測(cè)建筑物進(jìn)行外景拍攝，以獲得原始的紅外圖像數(shù)據(jù)； b).獲取全外景紅外圖像，將原始的紅外圖像進(jìn)行全景拼接，以獲得待檢測(cè)建筑物完整的全外景紅外圖像；對(duì)于只有一張紅外圖像的小型建筑物來說，則省略此步驟； c).設(shè)定檢測(cè)主體，在全外景紅外圖像中將不相關(guān)背景和干擾物排除在外，手工設(shè)定出待檢測(cè)建筑物的檢測(cè)主體； d).建立檢測(cè)主體的直方圖分布，以紅外圖像中所表征的檢測(cè)主體的溫度為橫軸、各溫度出現(xiàn)的頻率或像素?cái)?shù)為縱軸，建立直方圖分布； e).獲取峰值溫度，設(shè)I)為直方圖的峰值溫度，定義為直方圖中出現(xiàn)頻率或像素?cái)?shù)最多的溫度值； f).求取各熱工區(qū)域的溫度閾值，定義1、乃和分別為紅外圖像中窗戶、缺陷和合格墻體熱工區(qū)域的溫度閾值；當(dāng)檢測(cè)主體中墻體的面積大于窗戶的面積時(shí)，則直方圖峰值溫度與合格墻體溫度接近，^、乃和^溫度閾值定義如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于:步驟f)中4、Δ2的取值滿足:1 < 2 ；2 < 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于:步驟g)中所述的區(qū)域識(shí)別劃分采用生長(zhǎng)法，其包括以下步驟: g-1).以檢測(cè)主體的紅外圖像中符合窗戶、缺陷或合格墻體某一溫度閾值的點(diǎn)為生長(zhǎng)的起點(diǎn)； g-2).獲取步驟g-1)中起點(diǎn)周邊8個(gè)鄰域像素的溫度值，并判斷8個(gè)鄰域溫度值中那些屬于當(dāng)前區(qū)域的溫度閾值內(nèi)； g-3).步驟g_2)中，若鄰域某點(diǎn)的溫度值與當(dāng)前起點(diǎn)屬于同一區(qū)域，則以此點(diǎn)為新的起點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行其鄰域內(nèi)的8個(gè)像素溫度值的判斷，依次類推；直到8個(gè)鄰域溫度值中再?zèng)]有滿足條件的像素與起點(diǎn)屬于同一區(qū)域，停止搜索； g-4).步驟g_2)和g-3)中，若鄰域內(nèi)的8個(gè)像素的溫度值與起點(diǎn)不屬于同一區(qū)域，則該鄰域位置 停止搜索。
全文摘要
本發(fā)明的基于建筑外景紅外圖像的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，包括a).采集紅外圖像；b).獲取全外景紅外圖像；c).設(shè)定檢測(cè)主體；d).以溫度為橫軸、各溫度出現(xiàn)的頻率或像素?cái)?shù)為縱軸，建立直方圖；e).獲取峰值溫度；f).求取窗戶、缺陷和合格墻體各熱工區(qū)域的溫度閾值、和；g).將檢測(cè)主體分類；h).計(jì)算各類熱工區(qū)域的面積；g).計(jì)算熱工缺陷比，給出初步分析結(jié)論。本發(fā)明的熱工區(qū)域自動(dòng)識(shí)別方法，可有效地標(biāo)定和求出檢測(cè)主體的窗戶、缺陷和合格墻熱工區(qū)域的面積；通過計(jì)算熱工缺陷比，可給出初步的熱工缺陷分析結(jié)論。識(shí)別效果直觀可辨，方法操作靈活簡(jiǎn)便，檢測(cè)結(jié)果可以存儲(chǔ)，可廣泛應(yīng)用于大型建筑物檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N25/72GK103163181SQ20131009193
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者趙彥玲, 劉廣起, 鄭曉勢(shì), 李娜, 韓凌燕 申請(qǐng)人:山東省計(jì)算中心