一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法，采用低灰度值像素构造图形，存在FPGA的ROM中，根据时序信号控制读取，取代采集到的图像的部分像素值，进而与周边高灰度图像形成灰度差，完成图形界面的制作。非常简洁的完成了复杂文字界面的字模生成，并固化在ROM里面，产品上电后，随图像数据流输出，利用图像和界面的差灰度显示，实现交互界面显示，供人眼直观读取文字信息，并通过七个按键实现热像仪命令菜单的开启、关闭、切换以及确定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法
本专利技术涉及一种红外热像仪人机交互方法，特别是一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法。
技术介绍
红外制冷型热像仪，以下简称热像仪，由于探测器在低温环境下工作状态稳定，正常工作前需要给热像仪发送一些比如校正等控制指令。另外，根据使用环境和目标的不同，热像仪采用的增益参数，亮度，内外同步，焦距以及很多应用功能都需要实时进行人为变更。所以，UI，UserInterface，是热像仪系统必不可少的一部分。目前，有两大实现UI设计的主流方法：一种是通过计算机的外设接口，比如USB，串口等实现接口通信，再通过上位机软件发送或接受控制命令；第二种是通过在系统内部拓展集成芯片，比如ARM，51等系列单片机，调用界面和接口库函数，实现人机交互。由于第一种方式携带外设较多，不利于在没有持久稳定供电条件的环境中长时间工作，第二种方式需要拓展系统电路板上资源，增加系统设计复杂度，不利于系统可靠性，并且增加研发成本与功耗。coe文件为FPGA可以读取的常用文件。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法，解决以往方法携带外设较多，不利于在没有持久稳定供电条件的环境中长时间工作，需要拓展系统电路板上资源，增加系统设计复杂度，不利于系统可靠性，并且增加研发成本与功耗的问题。根据本专利技术的第一方面，提供一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法，具体步骤为：第一步搭建人机交互系统人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块。按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互。字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件。coe文件生成模块功能为：用matlab生成每行文字的.coe文件。第二步按键控制模块控制界面按键在显示界面的移动按键控制模块有七种按键功能，按键功能为：打开菜单、关闭菜单、确认、向上移动、向下移动、向左移动和向右移动。打开菜单后，通过按键功能得到对应的输入命令，进而控制菜单选项的选择，按键功能的确认为发送对应的控制命令给前端。关闭菜单后，只有打开菜单响应。方向按键包括：向上移动、向下移动、向左移动和向右移动，通过方向按键将高亮置于控制菜单对应的菜单功能键位置。第三步字模生成模块生成字模文件控制菜单的整帧图像大小为M*N个像素，单个字所占像素个数为a*b个像素，将一帧图像分为x*y个区，每个区显示一个字，字模生成模块将1个区文字生成1个txt文件。M、N分别为控制菜单的整帧图像的行、列；a、b分别为单个字所占像素的行、列；x、y分别为区的行数、列数。a*x＝M，b*y＝N。第四步coe文件生成模块生成.coe文件用matlab生成控制菜单的每行文字的.coe文件。coe文件生成模块保留第一个.coe文件的头格式，将所有区文字在一个.coe文件里连接，最终生成一个供FPGA读取的.coe文件。将.coe文件存储在ROM中，FPGA上电后调用ROM中数据。至此，完成了基于FPGA的红外热像仪人机交互。优选的，控制菜单的整帧图像大小为：640*512、640*320、512*240或512*512。优选的，当控制菜单的整帧图像大小为640*512个像素，单个字所占像素个数为16*32个像素，将一帧图像分为40*16个区。根据本专利技术的第二方面，提供一种人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块。按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互。字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件。coe文件生成模块功能为：用matlab生成每行文字的.coe文件。由于热像仪实时性要求较高，采集到的图像数据经过FPGA图像预处理后，实时传输到通信接口将数据传输到显示器或者上位机，再根据后续需求进一步处理。所以，人机交互界面的制作就要加到数据流中。本专利技术采用低灰度值像素构造图形，存在FPGA的ROM中，根据时序信号控制读取，取代采集到的图像的部分像素值，进而与周边高灰度图像形成灰度差，完成图形界面的制作。本专利技术利用热像仪系统已有的FPGA芯片，在输出的灰度图像上编写了可选择操作界面，利用7个按钮，实现人机交互，既节约成本，减少耗电，又不会增加系统外设。成功解决操控热像仪需要较多外设或者增加系统电路板上资源的问题。经验证，此方法工作稳定，界面简洁，便于操作。具体实施方式实施例1一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法具体步骤为：第一步搭建人机交互系统人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块。按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互。字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件。coe文件生成模块功能为：用matlab生成每行文字的.coe文件。第二步按键控制模块控制界面按键在显示界面的移动按键控制模块有七种按键功能，按键功能为：打开菜单、关闭菜单、确认、向上移动、向下移动、向左移动和向右移动。打开菜单后，通过按键功能得到对应的输入命令，进而控制菜单选项的选择，按键功能的确认为发送对应的控制命令给前端。关闭菜单后，只有打开菜单响应。方向按键包括：向上移动、向下移动、向左移动和向右移动，通过方向按键将高亮置于控制菜单对应的菜单功能键位置。第三步字模生成模块生成字模文件控制菜单的整帧图像大小为M*N个像素，单个字所占像素个数为a*b个像素，将一帧图像分为x*y个区，每个区显示一个字，字模生成模块将1个区文字生成1个txt文件。M、N分别为控制菜单的整帧图像的行、列；a、b分别为单个字所占像素的行、列；x、y分别为区的行数、列数。a*x＝M，b*y＝N。控制菜单的整帧图像大小为：640*512、640*320、512*240或512*512。当控制菜单的整帧图像大小为640*512个像素，单个字所占像素个数为16*32个像素，将一帧图像分为40*16个区。第四步coe文件生成模块生成.coe文件用matlab生成控制菜单的每行文字的.coe文件。coe文件生成模块保留第一个.coe文件的头格式，将所有区文字在一个.coe文件里连接，最终生成一个供FPGA读取的.coe文件。将.coe文件存储在ROM中，FPGA上电后调用ROM中数据。至此，完成了基于FPGA的红外热像仪人机交互。实施例2一种人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块。按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互。字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件。coe文件生成模块功能为：用matlab软件生成每行文字的.coe文件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步 搭建人机交互系统人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块；按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互；字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件；coe文件生成模块功能为：用matlab生成每行文字的.coe文件；第二步 按键控制模块控制界面按键在显示界面的移动按键控制模块有七种按键功能，按键功能为：打开菜单、关闭菜单、确认、向上移动、向下移动、向左移动和向右移动；打开菜单后，通过按键功能得到对应的输入命令，进而控制菜单选项的选择，按键功能的确认为发送对应的控制命令给前端；关闭菜单后，只有打开菜单响应；方向按键包括：向上移动、向下移动、向左移动和向右移动，通过方向按键将高亮置于控制菜单对应的菜单功能键位置；第三步 字模生成模块生成字模文件控制菜单的整帧图像大小为M*N个像素，单个字所占像素个数为a*b个像素，将一帧图像分为x*y个区，每个区显示一个字，字模生成模块将1个区文字生成1个txt文件；M、N分别为控制菜单的整帧图像的行、列；a、b分别为单个字所占像素的行、列；x、y分别为区的行数、列数；a*x＝M，b*y＝N；第四步 coe文件生成模块生成.coe文件用matlab生成控制菜单的每行文字的.coe文件；coe文件生成模块保留第一个.coe文件的头格式，将所有区文字在一个.coe文件里连接，最终生成一个供FPGA读取的.coe文件；将.coe文件存储在ROM中，FPGA上电后调用ROM中数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的红外热像仪人机交互方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步搭建人机交互系统人机交互系统包括：按键控制模块、字模生成模块和coe文件生成模块；按键控制模块功能为：通过外部按键控制界面高亮按钮的移动，实现人机交互；字模生成模块功能为：生成界面高亮按钮需要的文字字模，生成.txt文件；coe文件生成模块功能为：用matlab生成每行文字的.coe文件；第二步按键控制模块控制界面按键在显示界面的移动按键控制模块有七种按键功能，按键功能为：打开菜单、关闭菜单、确认、向上移动、向下移动、向左移动和向右移动；打开菜单后，通过按键功能得到对应的输入命令，进而控制菜单选项的选择，按键功能的确认为发送对应的控制命令给前端；关闭菜单后，只有打开菜单响应；方向按键包括：向上移动、向下移动、向左移动和向右移动，通过方向按键将高亮置于控制菜单对应的菜单功能键位置；第三步字模生成模块生成字模文件控制菜单的整帧图像大小为M*N个像素，单个字所占像素个数为a*b个像素，将一帧图像分为x*y个区，每个区显示一个字，字模生成模块将1个区文字生成1个txt文件；M、N分别为控制菜单的整帧图像的行、列；a、b分别为单个字所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝辉，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11