基于红外热成像技术的双视智能图像识别和目标定位方法

摘要

一种基于红外热成像技术的双视智能图像识别和目标定位方法，包括如下步骤：红外与可见光视场匹配，初始目标定位，目标模板数据保存，目标设定、目标识别、定位校正，通过计算机软件对红外图像和可见光图像分别进行图像中的目标识别，并采用双视图像识别互补方法对目标定位。本发明弥补了采用单一图像识别和目标定位方法的不足，大大地提高了对监测目标识别的准确度和故障或缺陷监测的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及热成像监测技术领域，尤其是涉及一种基于红外热成像技 术的双视智能图像识别和目标定位方法。

背景技术

目前，众多行业已将红外热成像和测温技术应用到设备故障或缺陷监 控、温升预警、安防技术领域，其实现方式主要是以红外热像仪和可见光 摄像仪组合作为互补监控摄像平台，红外热像仪通过接收被测物体发射的 红外线，将被测物体表面的红外辐射转变成热能量信号；再经专用软件转 换为温度值和热图像；根据图像中的温度值或温度分布变化来监测目标的 故障或缺陷；并通过可见光图像辅助识别目标。

在监测应用中，监测目标常常会受环境条件(如：风吹，热胀冷缩) 或云台移动偏差影响发生位移，使固定安装的监测器偏移监测目标，从而 可能导致对故障或缺陷监测的遗漏，造成经济损失。目前，红外摄像头和 可见光摄像头大都以平行安装，红外图像与可见光图像的视场无法匹配， 目标在红外图像上的位置与在可见光图像上的位置有很大的差距，因此无 法有效地利用红外和可见光图像同时对同一目标识别。由于目标不同位， 现有的红外监测系统的目标识别和定位方法大都采用对单一图像(红外或 可见光)识别。当环境颜色或目标周围的颜色与被监测目标的颜色非常接 近时，可见光图像识别算法就无法有效地识别目标；当环境温度或目标周 围的温度与监测目标的温度非常接近时，红外图像识别算法就无法有效地 识别目标，所以采用单一图像识别可能常常会出现无法识别目标的情况， 降低目标识别率，在检测时可能导致故障或缺陷监测的遗漏，造成重大的 经济损失，因此采用红外和可见光互补识别和定位监测目标方法，可以大 大地提高目标识别率的准确度。

发明内容

针对现有的图像识别和目标定位技术存在的不足，本发明通过红外热 图像和可见光图像识别和目标定位的技术互补，开拓出一种全新的双视智 能图像识别和目标定位方法，在对摄像头物理视场角调整基础上，通过双 视同视场图像识别和校正算法，实现监测目标的识别和定位。本发明可大 大地提高监测目标识别率和定位的准确度，避免不必要的人员和经济损失。 本发明可以应用于任何双摄像头监测器监测图像识别和目标定位。

为实现上述目的，本发明提供一种基于红外热成像技术的双视智能图 像识别和目标定位方法，该方法包括：a.红外图像与可见光图像视场匹配 调整；b.保存红外图像和可见光图像中初始目标形状和位置模板；c.通过 对比目标模板，识别红外图像和可见光图像中目标位置；d.计算红外图像 中目标的当前位置与初始位置偏差；e.计算可见光图像中目标的当前位置 与初始位置偏差；f.通过双视互补目标校正方法，用图形标识出当前目标 的实际位置。

根据本发明的实施例，通过调整可见光图像显示的缩放倍数和位置偏 移使红外图像视场与可见光图像视场匹配。

根据本发明的实施例，用图形标识初始目标，识别和保存图形内目标 特征数据和目标图形位置作为识别模板，并指定识别最大位置偏差值(Δ MAX)。

根据本发明的实施例，通过保存的目标模板对红外图像和可见光图像 中目标分别进行形状和边界寻找和识别，并计算红外图像中最近似目标的 当前位置与初始位置偏差值(ΔIR)和可见光图像中最近似目标的当前位 置与初始位置偏差值(ΔCCD)。

根据本发明的实施例，通过判断ΔIR与ΔMAX和ΔCCD与ΔMAX之间 关系，计算识别的目标当前位置。

根据本发明的实施例，判断当前红外图像中目标是否能被识别，如果 识别位置偏差大于指定最大偏差值(ΔIR＞ΔMAX)将视为当前红外图像 中的目标无法被识别，红外图像的目标位置偏差值将不参与目标定位校正。

根据本发明的实施例，判断当前可见光图像中目标是否能被识别，如 果识别位置偏差大于指定最大偏差值(ΔCCD＞ΔMAX)，将视为当前可见 光图像中的目标无法被识别，可见光图像的目标位置偏差值将不参与目标 定位校正。

根据本发明的实施例，当仅有红外图像中目标可被识别时(ΔIR≤ ΔMAX，ΔCCD＞ΔMAX)，用红外图像的偏差值修正原始标识目标图形的 坐标值，用更新的目标图形在红外和可见光图像上标识位移的目标。

根据本发明的实施例，当红外和可见光图像中目标都可被识别时(Δ IR≤ΔMAX，ΔCCD≤ΔMAX)，用红外和可见光图像的偏差中值修正原 始标识目标图形的坐标值，用更新的目标图形在红外和可见光图像上标识 位移的目标。

根据本发明的实施例，当仅有可见光图像中目标可被识别时(ΔIR＞ ΔMAX，ΔCCD≤ΔMAX)，用可见光图像的偏差值修正原始标识目标图形 的坐标值，用更新的目标图形在红外和可见光图像上标识位移的目标。

根据本发明的实施例，当红外和可见光图像中目标都无法被识别时 (ΔIR＞ΔMAX，ΔCCD＞ΔMAX)，将初始位置的标识目标图形在红外和 可见光图像上标出，并提示图像无法识别。

根据本发明的实施例，通过重复调用双视智能图像互补识别和目标定 位方法，实现对同一图像中多个目标进行目标识别和定位。

根据本发明，双视智能图像识别和目标定位软件可重复调用，实现对 同一图像中的多个目标进行识别和定位。

附图说明

图1为本发明的摄像头视场角定位示意图；

图2为本发明的双视智能图像识别和目标定位软件的初始定位流程图；

图3为本发明的双视智能图像识别和目标定位软件的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案、优点更加清楚明白，下面 结合实施例和附图，对本发明的实施例做进一步详细地说明。在此，本发 明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不作为对本发明的限 定。

目前，双视监控器的红外和可见光摄像头基本都是平行安装(a)， 其红外图像与可见光图像同视场距离基本上都超出了监测范围，无法有效 地利用红外和可见光图像同时对同一目标进行对比识别和定位。鉴于可见 光摄像仪的视场角通常远大于红外摄像仪的视场角，本发明在利用摄像头 视场角调整方法(b)基础上，提供一种基于双视智能图像互补识别和目标 定位方法。

本发明的双视智能图像识别和目标定位软件通过红外图像和可见光图 像视场匹配模块(1)、初始目标标识和定位模块(2)、目标模板数据保 存模块(3)、目标识别模板读取模块(4)、目标识别和偏移值计算模块 (5)、目标识别判断模块(6-8)、目标识别定位校正模块(10-12)共同 作用，实现将红外和可见光同视场对同一目标进行有效和准确地监测的目 的。

如图2-3所示，

根据本发明的实施例，通过软件模块(1)中的人-机对话功能，用户 调整可见光图像的缩放比例(如：放大、缩小)和位移(如：上、下、左、 右)可见光图像，使可见光图像中局部图像与红外图像匹配，并截取该可 见光图像部分，作为可见光图像显示，实现可见光图像与红外图像匹配显 示。

根据本发明的实施例，在可见光图像与红外图像匹配显示基础上，通 过软件模块(2)中的人-机对话功能，用户用同一个图形(如：点、线、 圆、矩形、多边形)来同时标识红外图像和可见光图像中同一位置的目标 (注：因为红外和可见光图像匹配，用户只需在红外或可见光图像上画图 形标识目标，软件模块将在可见光或红外图像上的同一位置自动画上同样 图形来标识目标)，软件模块通过图像识别算法对图形中目标进行识别， 软件模块(3)将图形类型、图形位置、图形中图像特征、红外图像、可见 光图像作为目标模板数据一并保存到计算机文件系统或数据库中。用户可 在同一个图像上标识和保存多个目标。

根据本发明的实施例，当用户或系统(如：监测任务)需要对一指定 图像画面中的目标进行识别定位时，软件模块(4)将读取其对应的图像模 板数据，指定最大识别位置偏差值(Δ_MAX)，作为目标识别和定位参考数 据。

根据本发明的实施例，软件模块(5)通过模板数据的目标特征、图 形区域、图像识别算法，在当前红外和可见光图像上识别最相似于目标的 区域，并计算该区域中心位置与初始目标图形中心区域的位置偏差值(Δ_IR， Δ_CCD)。

根据本发明的实施例，模块(6)判断当前红外图像中目标是否能被 识别。如果目标识别的位置偏差大于用户指定最大偏差值(Δ_IR＞Δ_MAX)， 表明环境温度或目标周围物体的温度与被监测目标的温度非常接近，导致 模块无法有效地识别当前红外图像中的目标，红外图像的图形位置偏差值 将不参与目标定位校正。如果识别的位置偏差小或等于用户指定最大偏差 值(Δ_IR≤Δ_MAX)，表明模块识别到当前红外图像中的目标，红外图像的 图形位置偏差值将参与目标定位校正。

根据本发明的实施例，模块(7-8)判断当前可见光图像中目标是否 能被识别。如果目标识别的位置偏差大于用户指定最大偏差值(Δ_CCD＞Δ _MAX)，表明环境颜色或目标周围物体颜色与被监测目标的颜色非常接近， 导致模块无法有效地识别当前可见光图像中的目标，可见光图像的图形位 置偏差值将不参与目标定位校正。如果识别的位置偏差小或等于用户指定 最大偏差值(Δ_CCD≤Δ_MAX)，表明模块识别到当前可见光图像中的目标， 可见光图像的图形位置偏差值将参与目标定位校正。

根据本发明的实施例，当仅有红外图像中的目标被识别时(Δ_IR≤ Δ_MAX，Δ_CCD＞Δ_MAX)，软件通过模块(9)用红外图像的图形偏差值(Δ_IR) 修正初始标识目标的图形的坐标值，并用更新位置后的图形在红外和可见 光图像上标识出位移后的目标。

根据本发明的实施例，当红外图像和可见光图形中的目标都被识别时 (Δ_IR≤Δ_MAX，Δ_CCD≤Δ_MAX)，软件通过模块(10)用红外和可见光图像 的图形偏差中值([Δ_CCD+Δ_IR]/2)修正初始标识目标的图形的坐标值，并 用更新位置后的图形在红外和可见光图像上标识出位移后的目标。

根据本发明的实施例，当仅有可见光图像中的目标被识别时(Δ_IR＞ Δ_MAX，Δ_CCD≤Δ_MAX)，软件通过模块(11)用可见光图像的图形偏差值 (Δ_CCD)修正初始标识目标的图形的坐标值，并用更新位置后的图形在红 外和可见光图像上标识出位移后的目标。

根据本发明的实施例，当红外和可见光图像中目标都无法被识别时 (Δ_IR＞Δ_MAX，Δ_CCD＞Δ_MAX)，软件模块(12)不做定位校正，将初始标识 的目标图形标识在红外和可见光图像上。

根据本发明的实施例，用户或系统可重复模块(4-12)对同一图像上 的多个目标进行识别和定位。

尽管前面结合附图而对本发明的具体示例性实施例进行了具体描述， 但可以理解的是，在本公开内容的原理的精神和范围之内，本领域技术人 员完全可以推导出许多其它变化和实施例。尤其是，可以在该公开、附图 和所附权利要求的范围内对组件和/或附件和/或软件的设置组合进行多种 变化和改进。除组件和/或附件和/或软件的变化和改进之外，其他可选择 的应用对于本领域技术而言也是显而易见的。