【
中國安防展覽網 產品評測】 日前，大立科技隆重推出了“更輕、更強、更超值”的T1 手持式紅外熱像儀。這款外形小巧的熱像儀采用自主研發的120 x 120/25 μm非制紅外冷焦平面
探測器，具有0.06℃超高熱靈敏度。大立科技的雙波段圖像增強技術，將紅外圖像和可見光圖像進行融合。本期特別邀請該司介紹他們的創新技術及思想。
1 引言
隨著
傳感器技術的發展，用于成像的傳感器種類日益增多。由于成像機理、工作波段和工作環境等因素的不同，不同類型的傳感器對同一目標或場景進行成像時，其獲取到的目標或場景信息存在差異。對于用戶來說，這些差異性信息往往都是有益的。
紅外探測器和CCD 可見光傳感器是應用為廣泛的兩類成像傳感器。紅外探測器主要通過接收場景中目標向外輻射或者反射出來的紅外輻射進行成像，其對煙霧具有較強的穿透能力，且在光照條件較差情況下仍具有較好的目標探測能力，但其所成的紅外圖像細節表現能力較差；CCD 可見光傳感器主要利用物體的反射特性成像，其獲得的可見光圖像內容豐富，細節紋理清晰，空間分辨率較高，但在光照條件差時，其成像質量將受到嚴重影響。
對于低分辨率手持式紅外熱成像設備，探測器的像元數有限，其輸出的紅外圖像常常存在邊緣模糊，細節難以分辨問題，這嚴重制約了紅外熱成像技術在軍事和民用領域的應用，限制了紅外熱成像設備向著高性能便攜化方向發展。可見光和紅外雙波段圖像融合技術綜合了兩種圖像的特征數據，實現信息互補，并通過終的合成圖像得到關于目標或場景更加可靠，更加準確，更加全面的描述。
而現有圖像融合技術多使用基于小波變換、輪廓波變換、多分辨率分解等理論的方法，其原理復雜，很難在實際的硬件平臺上加以實現，且實現以后的實時化問題也需多加考慮。
所以，如何開發一種應用于低分辨率手持式紅外熱成像設備的基于可見光和紅外雙波段圖像增強方法，補償探測器分辨率不足對輸出圖像視覺質量的影響。簡化圖像融合規則，在保證融合圖像質量的基礎上，較大程度地提高融合速度，已變得非常必要。
2 雙波段圖像增強技術的研發思路及驗證
大立科技新研發的雙波段圖像增強技術的實現如圖1，具體包括以下步驟：
步驟一：針對同一目標場景, 利用可見光CCD傳感器和紅外焦平面陣列IRFPA 探測器采集YUV格式原始可見光圖像和14bits 原始紅外圖像。
步驟二：對采集到的原始可見光圖像和原始紅外圖像分別進行預處理。原始紅外圖像預處理包括兩點校正、盲元補償和中值濾波，為了提高紅外圖像的對比度，預處理結束后，使用平臺直方圖均衡化方法對其進行增強。增強處理完成后再使用大小值線性映射法，將紅外圖像像素值從14 bits 數據轉換成8 bits 數據。
由于可見光圖像和紅外圖像尺寸大小存在差異，在紅外圖像增強處理完成后, 使用雙線性插值算法將它們的尺寸大小設置成一致的。實際處理過程中，針對可見光圖像的處理只在Y 分量(即亮度分量)上進行，以下步驟同理。
步驟三：對可見光圖像和紅外圖像進行配準。
圖像配準是圖像融合的必要環節，其直接影響終融合圖像的質量。可見光圖像和紅外圖像采用粗配準的配準方式。通過光學和結構設計做出的保證，使得可見光CCD 傳感器和紅外焦平面陣列IRFPA 傳感器的成像視場接近一致，即完成可見光圖像和紅外圖像的粗配準。
步驟四：利用基于拉普拉斯金字塔分解的融合方法對配準后的圖像進行圖像融合。
該方法的流程如下：
1) 提取可見光圖像的細節；
2) 紅外圖像的拉普拉斯金字塔多尺度分解；
3) 將紅外圖像拉普拉斯金字塔的底層圖像與可見光圖像的細節圖像進行融合；
4) 重構融合圖像。
流程圖如圖2 所示。
步驟五：融合圖像的偽彩色顯示。
鑒于人眼能夠區分的灰度等級只有幾十種，能分辨的色彩卻多達幾千種，本技術對可見光圖像和紅外圖像融合后的圖像再做偽彩色處理，進一步地增強其視覺效果。偽彩色處理采用的是灰度級—彩色變換法，通過建立灰度圖像的灰度級與彩色空間中各種色彩之間的映射關系，將灰度圖像轉化成彩色圖像。
圖3-5 給出了可見光和紅外雙波段圖像融合增強方法處理效果的一個示例。從圖可以看出，由于融合了可見光圖像當中的細節信息，本技術處理后的水杯圖像細節更加清晰，相反，圖6 中水杯的邊緣部分顯得較為模糊，水杯后的欄桿甚至無法分辨。對比圖4 和圖5 可以發現，本技術中的可見光和紅外雙波段圖像融合增強方法，可以大大改善紅外圖像的視覺效果。對于低分辨率的手持式紅外熱成像設備，該方法可以看作是對探測器分辨率不足做的一個補償。
3 雙波段圖像增強技術的優點
與其他可見光和紅外融合方法相比，該技術存在以下優點：
(1)該技術將可見光圖像和紅外圖像進行融合，綜合兩種圖像的特征數據，實現信息互補，補償低分辨率手持式紅外熱成像設備探測器分辨率不足對輸出圖像視覺質量的影響。
(2)該技術采用3 層拉普拉斯金字塔對紅外圖像進行塔式分解，并將底層的高頻細節圖像與從可見光圖像中提取出的細節圖像進行融合，在保留細節信息的同時，簡化融合規則，可以較大幅度縮短融合處理時間，利于提高圖像融合速度。
(3)該技術提供的可見光和紅外雙波段圖像融合增強方法，不僅能得到較高質量的融合圖像，還具有較快的融合速度，有助于低分辨率手持式紅外熱成像設備在軍事和民用領域的應用，有利于便攜化高性能紅外熱成像設備發展。
4 雙波段圖像增強技術的產品化
目前我國民用紅外熱像儀市場已經進入成長期，具備高增長潛力。隨著紅外熱像儀的探測器技術突破，陶瓷封裝甚至晶圓級封裝低分辨率非制冷焦平面探測器的推出，大大降低了紅外熱像儀整機的成本，使得越來越多的行業普及應用紅外熱像儀，如電力、消防、建筑、石化、鐵路、工業等。如何將雙波段圖像增強技術應用到產品中，如何產品化，這需要一個很長的過程。
經過長時間的科研，大立科技利用雙波段圖像增強技術，加以產品化，隆重推出“更輕、更強、更超值”的T1 手持式紅外熱像儀，這款外形小巧的熱像儀大的特點就是具有雙波段圖像增強技術，并且采用了大立自主研發的探測器，整體產品國有化，是一款非常經濟化，但兼有新技術和功能的產品。
T1 采用了的可見光和紅外光雙波段圖像融合增強技術，將紅外圖像和可見光圖像進行融合，幫助用戶輕松地檢測到被探測物體的細節溫度變化。
T1 手持式紅外熱像儀主要特點：
(1)120×120探測器像素；
(2)0.06℃超高熱靈敏度；
(3)固定焦距鏡頭，使用更便捷；
(4)雙波段圖像融合顯示模式，圖像顯示更清晰，極易確定發熱位置；
(5)3.2 寸液晶屏、50 Hz 圖像顯示；
(6)全屏高溫/ 低溫，配合聲光報警功能；
(7)60 s 語音記錄，隨JPEG 格式圖片一同存儲；
(8)USB 具備充電/ 數據傳輸功能；
(9)外形小巧，符合人體工程學設計；
(10)1.5 m 抗跌落功能。
T1 手持式紅外熱像儀應用領域：
(1)工業電子：保溫內壁磨損檢測、電池漏電流的檢測、評估補救措施等；
(2)建筑科學：快速探測和查找屋頂滲水現象、對商用樓和住宅樓進行紅外能量評估調查、地熱材料和制熱地板安裝檢測維護；
(3)科研檢測：太陽能產品隱裂和焊接不良檢測、電路PCB 板可靠性檢測、電子電路封裝和發熱檢測；
(4)其它領域：鋼鐵、電力、石化等行業的設備檢測。
移動版
智慧城市網APP
智慧城市網小程序
微信公眾號
