[发明专利]非接触式热目标尺寸测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光电一体化技术领域，涉及一种非接触式热目标尺寸测量系统及方法。

背景技术

当前在非接触式测量方面应用较广的是基于测距和测角的尺寸测量技术，即通过对目标两端分别进行距离测量，并同时测量两次测距的夹角，运用余弦定理可获取目标两端点间长度；此种方法实现简单，在对固定和有形目标进行测量时具有较高精度，但在对运动目标和无具体形态目标（如火源、烟囱喷出气体等）测量时由于瞄准问题不易测到目标，固此种方式仅限于固定实体目标，多在城建、地理等勘测方面应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式热目标尺寸测量系统及方法，以解决现有测量方式不能测量运动目标和无具体形态目标等热目标的问题。

为实现上述目的，本发明的非接触式热目标尺寸测量系统技术方案如下：该系统包括光学同轴设置的热像仪和激光测距仪，该激光测距仪和热像仪的输出信号分别连入智能处理模块，该智能处理模块包括顺次连接的A/D模块、第一缓存器、微处理器、第二缓存器和D/A模块，所述微处理器还连接有用于与激光测距仪通讯的接口。

进一步的，所述微处理器还分别连接有FLASH数据存储器和SDRAM程序存储器。

进一步的，所述智能处理模块设于所述热像仪中。

进一步的，所述智能处理模块设于一计算机内。

本发明的非接触式热目标尺寸测量方法的步骤如下：

（1）搭建测量系统，将热像仪与激光测距仪光学同轴设置，并将热像仪和激光测距仪的分别与智能处理模块的对应端口相连；

（2）利用热像仪获得热目标图像并传入智能处理模块中；

（5）智能处理模块控制激光测距仪获取测距信息；

（6）智能处理模块对热目标图像进行图像处理，获取目标在热目标图像中的像素面积；

（5）根据得到的像素面积和测距信息，计算得到目标的实际切面面积。

进一步的，所述步骤（4）中对如目标图像进行图像处理是先对图像进行目标粗分来初步提取热目标，再进行目标细分来剔除介于目标和背景灰度的中间灰度区域，再对仅存的目标图像进行目标提取、统计，获取目标在热目标图像中的像素面积。

进一步的，所述目标粗分的过程为：首先对输入图像进行直方图统计，进而遍历直方图整个灰度区域：每次均将图像分割为两部分，分别计算其方差，并将两部分方差相减取绝对值；遍历完毕后在得到所有绝对值中取最大值，其对应的灰度级即为用于分割图像的灰度级；最后对图像进行遍历，将小于此灰度级的像素置0，大于等于此灰度级的保持不变。

进一步的，所述目标细分的过程为：首先对输入图像进行直方图统计，进而遍历直方图整个灰度区域：每次均将图像分割为两部分，分别计算其信息熵，并将两部分信息熵相减取绝对值；遍历完毕后在得到所有绝对值中取最大值，其对应的灰度级为用于分割图像的灰度级；最后对图像进行二值化处理：将小于此灰度级的像素置0，大于等于此灰度级的置1。

进一步的，所述目标提取的过程为：对目标细分得到的二值图进行遍历，将当前像素与像素值为1的相邻像素组成的集合进行比较，若与之相邻则并入该类，否则设为新类；在遍历完毕后会得到场景内所有目标的像素尺寸、像素面积、平均灰度特征。

进一步的，所述步骤（5）中目标的实际切面面积S=N×S_p，其中N为目标所占像素面积，成像面阵单个象元对应的实际面积且I_w×I_h为热像仪中红外探测器象元的实际宽度和高度，F为光学系统焦距，D为激光测距距离。

本发明的非接触式热目标尺寸测量系统及方法，融合红外传感器热信号、激光/超声波/雷达测距距离，运用图像处理技术和三角变换原理，以非接触和被动方式自动捕获和计算目标尺寸；本发明不但可实现对空中飞行物、海中舰船、地上行驶车辆等几乎所有有形热目标切面尺寸和面积的快速测量，也可应用于森林防火、地热勘测等需要对某热区域进行非接触式尺寸/面积评估的领域，从而解决之前不通过接触目标、警醒目标则无法进行尺寸测量的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构图；

图2是智能处理模块的结构示意图；

图3是实施例中微处理器的时序框图；

图4是目标粗分流程图；

图5是目标细分流程图；

图6是目标提取流程图；

图7是目标截面面积计算原理图；

图8是实施例中点火试验场景图；

图9是图8的统计直方图；