[发明专利]RAM调色板伪彩色设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像处理技术，具体涉及实时红外热像处理与实现技术。

背景技术

红外热像与被测物体表面的热分布场相对应，将物体辐射的红外能量可视化为伪彩色图像，即用不同颜色代表被测物体的不同温度。它能够直接显示目标和背景的温度差别，探测到隐藏、伪装的目标，为设备检测和目标识别提供数据接口。

热像信息是红外热像仪最终输出结果，一方面提供被测目标客观特征数据，同时也向用户展示可视化温度分布信息，有助于现场分析诊断。随着红外传感器品质及其应用需求的不断提高，要求红外热像仪中视频图像处理通道性能与之匹配。其中，实时数据处理和可视化输出的要求，特别是针对像素以及行场粒度的硬实时同步对于处理器来说负担太重，成为系统主要瓶颈。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明设计了RAM调色板伪彩色实现(也称查表法)。本方法适用于输入数据与输出伪彩色的任何映射关系，不论是否为线性关系，或甚至无法用函数关系表达的情形都可以采用本方法解决。通过设计RAM调色板伪彩色映射及其变换逻辑模块，并在Altera Quartus集成设计环境中生成用户逻辑位流文件，下载到FPGA芯片中，完成红外热像视频实时显示。

RAM调色板伪彩色设计方法通过多个调色板存储器实现多调色板伪彩色显示，增强可视化效果。可以利用离线工具编辑调色板，生成任意复杂度的映射关系。

“RAM调色板”逻辑模块完成数据到色彩的基本映射关系，封装为伪彩色用户逻辑IP Core(Intellectual Property Core，知识产权核)进行再使用，充分保护设计投资。

有益效果

设计伪彩色映射及其变换用户逻辑，并在FPGA上予以实现，达到了红外视频热像实时显示和图像增强的效果。

RAM调色板与映射的复杂度无关，每次查表过程都是一样的，所需时间也是一致的，实时处理性好。

上述硬件实现方法可以作为系统功能模块，分担处理器处理负担，解决系统关键路径瓶颈。将上述用户逻辑IP Core嵌入到SoC(System on Chip，片上系统)中，可以提高系统的扩展性和集成性。

附图说明

图1 RAM调色板伪彩色设计系统示意图；

图2多RAM调色板存储器设计图；

1.外传感器，2.信号调理电路，3.视频解码器，4.FPGA，5.数据处理逻辑模块，6.①数据位直联用户逻辑②RAM调色板用户逻辑，7.LCD显示器，8.嵌入式系统；D0、D1为模拟信号；D2、D3和(R、G、B)是数字信号，通过FPGA用户逻辑处理。

具体实施方式

本发明RAM调色板伪彩色设计将图1所示处理后的的采样数据，与显示输出的色彩对应关系预先存于存储器中，再以数据为索引地址取出存储器中彩色编码，完成伪彩色显示。存储器中的映射表即是调色板，修改其中的编码数据便可形成不同的调色板。调色板中的色彩可以借鉴可见光中燃烧的效果以及图像软件编辑的颜色，效果通常要比简单的线性关系要好。

步骤1:构建红外热像仪的软硬件系统

首先，构建本发明所需要的硬件，IR传感器(1)、信号调理电路(2)、视频解码电路(3)、FPGA(4)、以及显示输出部件(7)依次连接，处理器CPU(8)与FPGA(4)连接。如图1所示。保证红外热像仪传感器信号采集、数据传输缓存通道、主模块数据处理功能及其显示输出正常。

硬件选用AlteraIII FPGA可编程芯片(也可选用其它型号FPGA)；软件采用Altera Quartus Prime集成设计环境(或是所选用FPGA厂商提供的设计软件)。

步骤2:编辑调色板文件

设计者可以通过图像编辑工具，甚至从图片中获取颜色样本，预先编辑伪彩色调色板文件，再按照调色板数据格式存储为软件要求的格式，如mif文件下载到FPGA中，从而将输入数据和显示输出颜色的映射关系存储于RAM存储器中。

设颜色分辨率为10位，显示输出为24位真彩色，则调色板文件应有1024项(2¹⁰＝1024)数据，每项数据编码为R、G、B各8位(3*8＝24；可用字节表示)。开始项的数据表示较低的采样值，对应的颜色编码应为冷色调。依次再填入相应颜色编码。

步骤3:输入输出信号表示