[发明专利]利用融合的红外线分辨率与对比度增强

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于改进红外线(“IR”)图像的方法、成像设备、软件与系统。

背景技术

在图像处理领域中，包括一个或多个物体的场景的IR图像可以通过与来自可见图像的图像信息的组合来增强，所述组合称为融合。当试图实现这种组合与增强时，出现了多个技术问题。

一般来说，提供照相机形式的成像设备来捕获可见图像和IR图像并处理这些图像，使得它们可以一起显示。在利用来自IR图像的IR数据识别物体的温度变化同时显示来自可见图像的足够多的数据、从而为使用该成像设备的用户简化所产生的图像中物体的取向与识别的方面，这种组合是有利的。

由于IR图像和可见图像的捕获可以由成像设备的不同组件来执行，因此成像部件之间的光轴可能彼此有一定距离，并且造成称为视差的光学现象。为了消除这种视差和由于光轴之间的角度所造成的误差，图像必须对准。

当组合IR图像与可见图像时，有多种不同的方法是已知的。最常用的称为阈值融合和画中画融合(picture-in-picture fusion)。

在用于执行图像的阈值融合的方法中，捕获相同场景的可见图像和IR图像。在IR图像中，选择一个温度间隔，而且只有对应于所选间隔之内温度的那些图像像素才被选择并与来自所有其它像素的信息数据一起显示。除可以检测到所选间隔之内温度的那些区域之外，所产生的组合图像显示可见图像，并且在这些像素中改为显示来自IR图像的数据。例如，当要检测墙上湿的污点时，可以使用阈值融合，通过将温度阈值设置成造成该污点的液体温度附近的间隔来确定湿度范围。墙的其它部分将更接近室温并将在屏幕上显示为可见数据，使得可以确定污点的确切位置。通过查看墙的纹理，例如壁纸的图案，可以进一步以非常精确的方式确定该污点的位置。

当执行画中画融合时，捕获显示包含一个或多个物体的相同场景的可见图像和IR图像，并且预定区域(通常是方形形式的)内的像素是根据IR图像显示的，而组合图像的其余部分示为可见数据。例如，当检测假定为具有大致相同温度的一行物体中的偏差时，方形可以围绕多个物体创建并移动，直到在正确活动物体之外捕获到出错的物体，而且不同之处也将很容易发现。通过在这个方形之外显示来自可见图像的元素，例如文字或者图案，具有特定温度的物体的精确位置可以更加容易和可靠地确定。

用于阈值融合和画中画融合的方法全都将组合图像的选定区显示为IR数据，而将其余部分示为可见数据。这样做的缺点是，当显示该同一区域的IR图像时，可见图像中可见的细节丢失了。同样，来自IR图像的温度数据不能与由同一区域的可见图像所给出的形状和纹理一起显示。

存在一些在同一图像中混合IR数据和可见数据的方法。但是，由于来自IR图像的温度数据与可见图像的彩色数据混合到了一起，其中所述温度数据显示为与调色板不同的颜色或者不同的灰度级，因此该结果通常是难以解释的而且对于用户来说是混乱的。因此，例如，不可能辨别红色物体与热物体或者蓝色物体与冷物体之间的不同。通常，当将IR图像与可见图像混合时，图像的辐射度量或者其它IR相关的方面，即来自调色板或者灰度级的颜色的重要性，受到损失。

因此，需要一起提供包括来自IR图像的数据和来自可见图像的数据的组合图像的改进方式。

相关技术

以下出版物示出了相关技术的例子：

用于对准IR图像与可见光图像的方法在WO2009/008812 A1(Flir Systems AB)中公开，其中图像是基于聚焦电动机的位置对准的，该聚焦电动机用于确定到由成像部分捕获的物体的距离。

文献US20020113210 A1公开了用于利用近红外线辐射显微镜化学成像的系统与方法。

由Xue Z.等人所写的文献“Fusion of Visual and IR Images for Concealed Weapon Detection”示出了用于可见光图像和IR图像的图像融合的方法。

以上列出的相关技术没有任何一个教导了本发明的特征与创新技术。

发明内容