提升红外测温对异常发热检出能力的方法技术

本发明专利技术提出一种提升红外测温对异常发热检出能力的方法，从而提升了低像素红外测温器件对于异常发热检出能力，降低了特定场景下进行红外热监测时对器件分辨率的要求。本发明专利技术采用的技术方案是，在保持最高温报警门限的报警方案同时，对红外热像仪测温获得的温度数据阵列的每个位置都进行邻近像素累加处理，生成新的温度数据阵列并再次分析，通过设定邻近像素温度累加结果的门限，以及累加后分区域最高温差值的门限，从而增加一套过热检出辅助算法。应用该方法，低分辨率红外热像测温探测过热物体和初起火灾的使用距离得到了增加，提升了低分辨率红外热像传感器的应用效果，将使得红外测温技术在特定场景的推广应用成本得到一定程度的降低。

Methods to improve the ability of infrared temperature measurement to detect abnormal heat

【技术实现步骤摘要】
提升红外测温对异常发热检出能力的方法
本专利技术涉及红外测温领域，特别涉及使用低分辨率红外热成像测温技术，对可能出现异常发热场景进行固定监视时，提升对发热物体检出能力的方法。
技术介绍
在厂房仓库、重点消防部位的消防安全监控中，传统的技术手段是使用独立式烟雾报警器或者联网式烟雾报警器在火灾发生后进行独立或联网报警。而部分工厂、实验室、博物馆针对重点封闭区域，还可能设置有无线温湿度监测物联网，在环境温度迅速上升或者超过异常温度阈值时进行相关报警提示。随着红外面式测温传感器应用增加、工艺进步以及成本的降低，使用红外面式测温技术监测场景中需要关注的异常发热，应用逐渐增多。在锂电池测试和库房监控、森林火灾巡查、电力设施巡查、高压配电柜接触部件的发热监测、煤矿开发及输送设置的安全监测中，红外热成像测温技术得到了最广泛的应用。目前已经有不少厂商将红外热成像镜头与可见光摄像头融合后作为监控手段。然而即便是在热成像领域通常认为像素极低的“160*120”分辨率的红外热成像带温度输出的器件，依然需要较高的价格。在国家标准GB15631-2008《特种火灾探测器》中，图像型火灾探测产品分类入特种火灾探测器之中，证明在过去的应用中，红外热成像测温应用于通用消防领域的成本门槛还是非常高的。大量需要使用红外热成像测温的应用，都是由人员使用手持式设备进行检查，很少场景能承担红外热成像全天候固定监测的成本压力。近年来，新型的低分辨率红外测温传感器(部分厂家称为红外阵列温度传感器)的出现，才使得红外面式测温技术焕发新的活力。这类红外测温传感器，其分辨率通常低于5000以下，出厂标定后能自动输出每个像素计算后的绝对温度数据，无需后续标定。虽然在热成像类应用中，成像结果像素化严重，几乎无法分辨物体边缘，但是相比单点时红外测温，其具备面式测温能力无需精准对准测温点；相比高分辨率热成像器件，又具备较高的成本优势。典型的此类器件，如日本松下公司8*8像素器件，美国迈来芯公司16*8像素、32*24红外阵列传感器像素器件，德国海曼公司32*32像素器件，美国菲力尔公司的80*60分辨率器件等。使用上述类型红外阵列测温传感器进行固定场景内的温度监测，具有整面非接触测温的应用特点，方便对较大场景、可能频繁移动或者持续运动、不便于接触的目标进行持续测温，能够及时发现过热隐患和初起火苗，且最重要的是应用成本相对高分辨率器件更低。当然不同像素数量的器件，其市场价格基本呈现出线性相关的特点。由于阵列红外测温传感器的像素较低，每个像素的输出温度为该像素对应红外测温单位的平均红外接收量，因为该类器件的测温结果有以下几个特点：1是在测温距离较远时或者过热物体较小时，像素测得温度受到热源周围环境温度的平均，低于物体实际温度；2是在相同距离下，热源处于不同的位置，测温输出结果相差甚远，当热源正好处于单个像素对应区域内和处于多个像素交叉区域时，传感器输出的最高温度也会有差异。当前面式红外测温作为温度预警或者消防报警时，往往只传感器像素输出温度中的最高值，作为检测热源的报警阈值。当有像素温度超过这一阈值时，即提示有过热报警。此种报警逻辑最为简单，沿袭了过去高端高分辨率红外热成像测温设备的报警逻辑。然而，在低像素传感器中，使用简单的最高温阈值报警作为热源检出方法，是对传感器对热源检出能力的浪费，可能使得原本低分辨率传感器可以胜任的场景，使用了成本更高的高分辨率热成像传感器。例如，以美国迈来芯MLX90640这一32*24像素的阵列红外测温传感器为例，0.3m～1m近距离的裸露人体如面部手部能够在很多像素呈现出32℃～38℃的测温结果(反射率设置为0.98，环境温度23℃时)，打火机火焰温度为数百度；而在距离稍远至3m距离，人体温度呈现结果为29℃～31℃，打火机火焰温度在32-60℃之间。若以最高温阈值作为报警依据，则为了避免人体干扰，阈值不能设置过低，假设设置为40℃。此时，3m距离的打火机火焰在40℃以前将可能无法成功检出。而事实上从热成像图(温度伪彩色图)中，人类可以清晰发现在23℃背景中有一处多个像素的高温，例如两三个像素温度呈现35℃～39℃。如果将热成像器件更换成分辨率较高的160*120像素或更高像素器件，则3m外测试打火机火焰轻松达到70℃～100℃乃至更高，以40℃的最高温门限肯定能够触发报警，只是应用成本大幅增加了。
技术实现思路
为了克服单一依靠最高温报警的红外热成像测温报警技术带来的应用成本的浪费，本专利技术的目的是提供一种不唯一依赖最高温报警的热源检出技术，从而提升了低像素红外测温器件对于异常发热检出能力。本专利技术解决上述技术问题，采用的技术方案是，在保持最高温报警门限的报警方案同时，对红外热像仪测温获得的温度数据阵列的每个位置都进行邻近像素累加处理，生成新的温度数据阵列并再次分析，通过设定邻近像素温度累加结果的门限，以及累加后分区域最高温差值的门限，增加一套过热检出辅助算法，从而提升对异常发热的检出能力。本技术方案中，分辨率为m*n的红外热成像测温器件或模组，输出的温度数据为m*n的温度绝对值矩阵。检测过热物体时，先对原始温度数据进行排序运算找到矩阵中的最高温度Tmax，与报警算法中的最高温门限T0对比，如果超过即判定为报警，此处处理与传统方法一致。当最高温无法触发报警，再运行本专利技术中的方案。首先处理获得邻近像素温度累加温度矩阵，指的是新建一个m*n温度阵列，其中的任意坐标点的温度，为原阵列对应位置温度与其周边位置温度之和。可以取原坐标与其上下左右4个位置的共计5点温度累加值，也可取原坐标与其邻近的9宫格中另8个位置的共计9点温度累加值。对于阵列边缘位置，周围不足5个或者9个邻近数据，可以在其虚拟边缘填充与其自身温度一致的数据再进行运算。对累加后的温度矩阵，重新进行分析，首先通过软件处理查找其最高值T’max，与设定门限值T1比较。将累加后的矩阵中，剔除T’max及其附近的多个位置的温度数据后，重新查找温度最大值，令其为T”max，计算T’max和T”max的差值，与设定门限值T2比较。通过灵活组合设定T1和T2的阈值，即可获得一种新的热源检测方法。其中，T’max和T”max为局部温度累计最大值，代表了局部多个像素的累加温度，也可以用平均值替换，累加5个温度数值时取5个温度数值平均值，累加9个温度数值时取9个温度的平均值。T’max-T”max为温度阵列中第一高温集中区域，与第二高温集中区域的温度累加值或平均值的差值。上述方法，当场景中出现初起火苗或者局部过热，由于火苗或过热点距离传感器较远且面积较小，或者处于多个像素交叉位置，可能原始测温数据的最高值尚不能触发到最高温报警的门限。但由于累加算法，如T’max达到设定的门限T1，能够发现局部集中多个像素的高温，且若T’max-T”max值超过设定门限T2，说明该局部高温比较集中且显著高于背景中其他任意位置的温度，如此便可检出热成像测温设备监控场景中较远处较小面积的热源存在。上述方法中，若现场存在较大面积热源，但热源被测量到实际最高温达不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升红外测温对异常发热检出能力的方法，其特征在于，不唯一依赖红外热成像测温结果中的最高温度作为报警触发条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升红外测温对异常发热检出能力的方法，其特征在于，不唯一依赖红外热成像测温结果中的最高温度作为报警触发条件。


2.根据权利要求1所述的提升红外测温对异常发热检出能力的方法，其特征在于，除最高温度阈值外，还设置了一组新的温度阈值作为报警触发条件。


3.根据权利要求1所述的提升红外测温对异常发热检出能力的方法，其特征在于，最高温度达不到报警门限时，计算生成新的温度矩阵，重新与额外温度阈值比对判断是否触发报警条件。


4.根据权利要求2所述的提升红外测温对异常发热检出能力的方法，其特征在于，所设置的一组新的温度阈值中，其中一个为温度绝对值而另一个为温度差值，判定是否报警时以2个温度条件同时达到作为触发条件。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佩，江泽富，田源，
申请(专利权)人：深圳达温技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44