基于新型阈值选择方法的变电站红外图像分割

为增强电气设备红外热图像的视觉效果,对其运行状态进行准确检测,提出了一种新型阈值选择的图像分割方法。该方法首先对原始图像进行傅里叶滤波处理形成自动梯度图形,然后针对每种特定类型的目标图像,拟合具有N个相邻点的线性模型计算斜率差的变化趋势,在斜率差分布谷值中挑选适合不同类型故障区域的最佳阈值,最后通过形态学迭代腐蚀,将目标区域与噪声斑点分开,得到清晰的分割图像。该方法可监测各种类型故障,只需校准参数N和确定分割案例,其余部分自动处理。实验结果显示:该方法对目标区域分割的准确率为82%,误分率为0.0182%。通过使用不同类型的红外热故障图像进行测试对比,验证了所提方法的有效性和通用性。     

红外热成像辅助面神经功能自动评估方法研究

面瘫是一种多发的面神经疾病,表现为患侧面神经功能失调,严重影响患者的正常生活和人际交往。面神经功能自动评估方法对于面瘫的诊治是至关重要的。面部神经功能受损导致体表温度分布发生改变,可以通过红外热成像采集患者的面部温度分布不对称特征,基于红外热成像提出一种面神经功能自动评估新方法,融合温度特异性和边缘检测自动将面部红外热像划分为左右对称的八个区域,提取面部温度不对称特征,包括温差、有效热面积比和温度分布不对称度,采用径向基神经网络作为面神经功能自动分类器。实验收录了390幅单侧患病的面瘫患者正面红外热像图,结果显示：采用径向基神经网络的红外热成像面神经功能自动分类器的平均分类准确率为94.10%,比采用K近邻分类器和支持向量机分类器分别提高了9.31%和4.87%,优于传统的House-Brackmann面神经功能评估方法,对面神经功能的分类精度完全符合临床应用标准,可以有效评估面瘫患者的面神经功能,有助于面瘫的临床诊断与治疗。     

一种红外热像文件及其图像的处理方法

把一种特殊的红外热图文件转换成了温度文件(纯文本格式),获取了温度场温度值数据的分布,进而用阈值设定伪彩色处理的方法实现了灵活的图像分割,用图像相减的方法获得了红外辐射温度场分布的变化,同时抑制了静态噪声的影响。用这些方法处理有利于对红外热图进行量化分析,并可以推广到各种红外热像仪的输出图像或数据流通和处理。     

基于非下采样Shearlet和WNMF的红外热波图像融合

提出了基于非下采样Shearlet变换和加权非负矩阵分解的红外热波图像融合方法.红外热波序列图像经非下采样Shearlet变换后,采用动态加权非负矩阵分解算法对低频系数进行融合处理.该算法的加权系数依据图像像素突变度动态调整,以突出红外热波图像的缺陷区域;高频系数则采取基于区域改进拉普拉斯能量和的融合策略,以保持缺陷的边缘细节.实验结果表明,本文方法在主观视觉效果及边缘保持度、相关度、运行时间三种客观定量评价指标中,融合性能更优,具有快速、有效等优点,能更完整和清晰地保持红外热波图像的边缘轮廓.该方法可有效地应用于多幅红外热波序列图像的融合中,在红外热波无损检测领域具有较高的实用价值.     

基于数学形态学的快速糖尿病视网膜病变自动检测方法

基于眼底视网膜图像的糖尿病视网膜病变(糖网)自动检测不仅可使得实施大规模糖网筛查成为可能,也可为糖网早期诊断、及时治疗以及人眼视觉科学研究提供重要依据。为此,提出了基于数学形态学的糖网病灶自动检测算法:首先利用数学形态学结合阈值分割快速提取出视盘,在此基础上得到病灶候选区域;然后利用形态学重建等获取精确的病灶轮廓,从而实现病灶的准确检测。实验结果表明,该算法能够快速,有效地检测出眼底视网膜图像中的糖网病灶。     

结合MRF能量和DCE-MRI时域特征的乳腺癌灶分割算法

针对动态增强磁共振影像中乳腺癌灶对比度低、边界模糊且亮度不均匀等特点,提出了一种结合马尔科夫随机场能量和动态增强磁共振影像时域特征的混合活动轮廓模型。首先,基于模糊C均方聚类算法以图像的时域变化特征和亮度构建特征向量,构建模糊速度函数作为活动轮廓模型的边缘探测函数。其次,计算图像的隐马尔科夫场能量,以增强乳腺癌病灶与其他组织的差异。最后,以图中每个像素及其邻近像素的马尔科夫场能量为特征,利用k最近邻算法构建活动轮廓模型的区域项。轮廓曲线在病灶边界上时,区域项及边缘项最小,活动轮廓曲线停止演变,完成对乳腺癌灶的分割。实验结果表明,马尔科夫随机场能量和时域特征均能增强癌灶与其他组织的对比度,使所提方法的分割结果较其他活动轮廓模型更接近医生手工分割结果,对实现精确分割乳腺癌灶有重要意义。     

红外热波无损检测技术用于聚丙烯管道缺陷的检测

由于聚丙烯管道所处的工作环境恶劣,长期使用后极易形成内壁腐蚀、结垢和裂纹等缺陷,导致管道的性能降低,引发事故,因此对聚丙烯管理进行严格的天损检测是十分必要的。将红外热波无损检测技术用于预埋有三种缺陷(腐蚀、结垢和裂纹)的聚丙烯管道的无损检测;对红外热像仪采集的数据进行处理,得到典型时刻的热图和温度对数-时间曲线。通过分析典型时刻热图的灰度随时间变化的情况和曲线的斜率变化,对三种缺陷类型进行定性分析,并对缺陷进行定位。利用图像处理软件测量出了腐蚀面积。实验结果表明,红外热波无损检测技术可以快速、直观和有效的检测聚丙烯管道的三种常见缺陷。     

红外图像伪彩色编码和处理

利用红外热成像系统可将物体的热分布转化为可视图像，并在监视器上以灰度级或伪彩色显示出来，从而得到被测目标的温度分布场。根据热成像测温原理以及红外图像的特点，在对室温热成像系统研究的基础上，对红外图像伪彩色编码进行了研究，提出一种新的伪彩色编码方法，即自动阈值法。利用自动阈值法可以在室温环境下，对目标的温度及其分布进行测量。在TMS320C6202和FPGA室温热成像系统中对提出的方法进行了验证。实验结果表明，该方法可使红外图像层次分明，容易分辨出不同的温度区域。     

基于NSCT和CLAHE的乳腺钼靶X线图像微钙化点增强方法

针对微钙化点容易漏检的问题,提出一种非下采样轮廓波变换结合对比度受限自适应直方图均衡的乳腺图像微钙化点增强新算法。对乳腺图像预处理,提取乳房区域并将胸肌区域去除;再对图像进行非下采样轮廓波变换提取多尺度、多方向的子带,对其中的多个高频子带采用高斯拉普拉斯算子检测边缘并增强;进一步采用对比度受限自适应直方图均衡算法,提高图像局部小区域的对比度,实现乳腺图像微钙化点增强算法。结果表明该方法是一种有效的乳腺钼靶图像微钙化点增强方法,为微钙化点检测和乳腺癌诊断提供支持。     

基于背景原型对比度的显著性物体检测

针对传统显著性模型在自然图像的显著性物体检测中存在的缺陷,提出了一种利用背景原型(background prototypes)进行对比的视觉关注模型,以实现显著性物体的检测与提取;传统显著性模型主要通过计算区域中心与四周区域差异性实现显著性检测,而自然场景中显著性区域和背景区域往往都存在较大差异,导致在复杂图像中难以获得理想检测效果;基于背景原型对比度的显著性物体检测方法在图像分割生成的超像素图基础上,选择距离图像中心较远的图像区域作为背景原型区域,通过计算图像中任意区域与这些背景原型区域的颜色对比度准确检测和提取图像中的显著性物体;实验结果表明,基于背景原型对比度的显著性模型可以更好地滤除杂乱背景,产生更稳定、准确的显著图,在准确率、召回率和F-measure等关键性能和直观视觉效果上均优于目前最先进的显著性模型,计算复杂度低,利于应用推广。     

人体腿部四层结构的红外热成像有限元分析

为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联,本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点,给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况,解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明：在所研究的肿瘤尺寸范围内,肿瘤尺寸越小,体内温度提升越高,体表的峰值温度越高,体表温度分布半峰宽越窄,温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤,肿瘤越深,体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低,体表温度分布半峰宽越宽,温度变化越平缓。     

非朗伯体红外测温计算研究

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,建立了红外热像仪测温的通用数学模型;基于物体表面法向发射率的特点,简化了热像仪测温的数学模型,得到了红外热像仪测温的计算公式。通过相关实验,验证了在一定的温度范围内,物体的发射率和反射率之和基本保持不变这一结论。物体的发射率与反射率之和a与物体种类、表面状况及物体温度有关。物体与朗伯体越接近,a越大,其值越接近于1;物体表面状况偏离朗伯体越远,表面越光滑,越小。实验表明,若物体接近朗伯体,则可将其视为朗伯体,无需进行实际物体修正;对于非朗伯体(特别是表面光滑且发射率较低的物体),需要对其红外测温进行修正,否则将增大测温误差,甚至偏离其真实温度很远。该研究表明,通过修正,可以对非朗伯体进行红外测温。     

人体头部体表温度随室内环境温度变化研究

为研究人体头部局部特征部位的散热情况,得到局部特征部位体表温度随环境温度变化规律,选取身体健康、体态标准的青年男女各20名为测试对象并分成男、女两组,根据红外热辐射测温原理对测试对象头部选取5个局部特征部位进行测温、记录。控制空气湿度50%和风速0.15 m·s-1,并以2 ℃幅度逐渐将环境温度从18 ℃升高到32 ℃。发现健康青年女性头部各特征部位体表温度略高于男性;男女受试者头部各特征部位体表温度在一定范围内随环境温度近似正比例变化;运动对头部体表各部分温度影响较小且存在差异。分析结果可应用于人体头部特征部位热流研究并对人体健康状况判断提供参考数据。     

人工光源对地面目标红外特性的调制

 根据目标红外辐射特性形成的机理,探讨了人工光源对目标红外特性调制的方法。通过建立人工光源照射目标的理论模型,对人工光源照射时目标的表面温度进行了仿真计算与实际测量,在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析。结果表明：人工光源可以对目标的红外特性进行调制,调制的效果取决于光源的照射功率、照射时间、照射距离及光源的入射角。一般情况下,夜晚照射时调制效果明显,白天照射时调制效果不明显。     

基于红外光谱的含氧化皮热态锻件温度检测方法

针对大型热态锻件在锻造过程中表面有较厚的氧化皮包裹,导致测温数据存在较大的误差,提出了一种基于红外光谱的测温方法,能有效的消除氧化皮层对测温的影响。该方法通过接收锻件氧化皮表面辐射的红外光谱直接测量氧化皮表面的温度和发射率,然后利用热交换公式推导求出被氧化皮覆盖的热态锻件真实温度。为了更好的抑制接收的红外光谱中各种干扰光谱的透过,提出了三级干涉滤光系统,并利用光谱仿真获得一组最优间隙参数值,提高了测温精度。实验结果表明,该测温方法能够准确测出覆盖有氧化皮高温锻件表面的温度,满足测温精度要求,验证了该测温方法的可行性。     

基于地基观测的时序卫星红外光谱建模与分析

针对地基观测的卫星红外光谱受复杂因素的影响和外场试验对测量卫星物性信息的缺乏,无法解释卫星红外光谱反演出特征的有效性和具体物理意义的问题,提出了一种基于地基观测的卫星热红外光谱的建模和分析的方法.首先,考虑了太阳辐射、地球辐射、卫星各面对探测器的可见情况、地基探测器可探测卫星的范围、大气衰减等因素的影响,更加准确地建立卫星热红外光谱模型.然后,以风云三号卫星为例,利用该模型计算了在观测时序上卫星在地基探测器入瞳上的3—14μm红外光谱辐照度;分析了影响卫星红外光谱变化的主要因素.最后,利用普朗克函数拟合卫星红外光谱,提取出特征与卫星的物性比较,并对其进行分析.结果表明:在各种影响因素中,由卫星运动引起的对探测器可见情况的改变是影响卫星红外光谱数据的主要因素.等效温度和等效面积物理含义能被有效地解释,等效温度接近于太阳帆板的温度,温差仅在15 K左右,等效面积能表征卫星投影面积的变化;发现利用帆板和本体有较大的温差,能实现帆板和本体的分离,并实现新特征的提取.     

A feasible method for measuring the blood flow velocity in superficial artery based on the laser induced dynamic thermography

Infrared thermography has been proved to be a useful tool to detect thermal physiologic changes associated with various diseases. However, static and single point temperature mapping on skin surface provided by the infrared thermography has not been able to meet the requirements for evaluating the complicated physiological status of human body. In order to explore more physiological variables for possible disease diagnostics, the present paper has developed a laser induced dynamic thermographic modality to estimate the average velocity of the superficial blood flow by means of tracking thermal transport along blood flow direction. A conceptual in vivo experiment is designed to record dynamic temperature response of rabbit auricle skin by thermograph, which is then used to estimate the blood flow velocity through a derived theoretical model. In addition, the lumped parameter model is developed to calibrate the estimated error by compensating the thermal response time induced by the tissue temperature change that the current infrared thermal imaging system with limited thermal sensitivity may fail to capture. The final calibrated results are fitting well with that from the Doppler ultrasound measurement, which indeed verified the practicality and feasibility of the method developed in this work.     

燃料均化过程中红外光体加热率控制模拟

通过光线追迹程序对红外光在黑腔中的传播进行模拟,得到红外光聚焦位置不同时靶壳和燃料的体加热率。模拟结果表明:当燃料冰层实现均化时,相比靶壳,燃料吸收了少部分红外光能量。靶壳和燃料的体加热率随着红外光在黑腔上的聚焦位置而改变,聚焦位置偏移量的增加,靶壳的红外光加热率峰值对应的高度角逐渐变大,而燃料的红外光体加热率逐渐变小。因此,通过改变红外光的聚焦位置对靶丸以特定的体积热率加热,从而达到燃料均化所需的温度场。     

Medical applications of infrared thermography: A review

Abnormal body temperature is a natural indicator of illness. Infrared thermography (IRT) is a fast, passive, non-contact and non-invasive alternative to conventional clinical thermometers for monitoring body temperature. Besides, IRT can also map body surface temperature remotely. Last five decades witnessed a steady increase in the utility of thermal imaging cameras to obtain correlations between the thermal physiology and skin temperature. IRT has been successfully used in diagnosis of breast cancer, diabetes neuropathy and peripheral vascular disorders. It has also been used to detect problems associated with gynecology, kidney transplantation, dermatology, heart, neonatal physiology, fever screening and brain imaging. With the advent of modern infrared cameras, data acquisition and processing techniques, it is now possible to have real time high resolution thermographic images, which is likely to surge further research in this field. The present efforts are focused on automatic analysis of temperature distribution of regions of interest and their statistical analysis for detection of abnormalities. This critical review focuses on advances in the area of medical IRT. The basics of IRT, essential theoretical background, the procedures adopted for various measurements and applications of IRT in various medical fields are discussed in this review. Besides background information is provided for beginners for better understanding of the subject.     

Noncontact localized internal infrared radiation measurement using an infrared point detector

The techniques for temperature measurement within the human body are important for clinical applications. A method for noncontact local infrared (IR) radiation measurements was investigated deep within an object to simulate how the core human body temperature can be obtained. To isolate the IR light emitted from a specific area within the object from the external noise, the radiating IR light was detected using an IR point detector, which comprises a pinhole and a thermopile positioned at an imaging relation with the region of interest within the object. The structure of the helical filament radiating IR light inside a light bulb was thermally imaged by scanning the bulb in two dimensions. Moreover, this approach was used to effectively measure IR light in the range of human body temperature using a glass plate placed in front of the heat source, mimicking the ocular fundus.