本發(fā)明涉及智能控制，具體地說，涉及一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)是在一個由前后端平臺構(gòu)成的剛性連接平臺上運(yùn)作的，其中前端平臺上安裝有熱紅外探測系統(tǒng)，而后端平臺上則布置了五個發(fā)熱目標(biāo)。該系統(tǒng)能夠利用熱紅外技術(shù)對這五個發(fā)熱目標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測，并準(zhǔn)確獲取它們在光學(xué)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置?；谶@些數(shù)據(jù)，智能溫控系統(tǒng)可以分析并調(diào)節(jié)各發(fā)熱目標(biāo)及其周圍環(huán)境的溫度狀態(tài)，以確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度控制目標(biāo)，適用于需要精確溫度管理和監(jiān)控的應(yīng)用場景中，比如工業(yè)自動化、安全防護(hù)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。盡管這種智能溫控系統(tǒng)展現(xiàn)了諸多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中仍面臨著一些挑戰(zhàn)。特別是在處理緊密相鄰或部分重疊的發(fā)熱目標(biāo)時，現(xiàn)有技術(shù)中，熱紅外相機(jī)的分辨率可能不足以清晰地區(qū)分緊密相鄰或部分重疊的目標(biāo)。如果兩個發(fā)熱物體靠得太近，它們在熱圖像上的熱信號可能會混合在一起，使得單獨識別變得困難，且一些傳統(tǒng)的系統(tǒng)使用固定的溫度閾值來區(qū)分目標(biāo)與背景，但在實際應(yīng)用場景中，由于環(huán)境溫度的變化或目標(biāo)自身溫度波動，固定閾值可能導(dǎo)致誤報或漏報，因此，設(shè)計一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的如果兩個發(fā)熱物體靠得太近，它們在熱圖像上的熱信號可能會混合在一起，使得單獨識別變得困難，且一些傳統(tǒng)的系統(tǒng)使用固定的溫度閾值來區(qū)分目標(biāo)與背景而導(dǎo)致誤報或漏報的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)，包括：

3、圖像采集單元，所述圖像采集單元用于負(fù)責(zé)利用熱紅外攝像頭捕獲目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的溫度分布圖像，將采集到的圖像傳輸至圖像處理單元；

4、圖像處理單元，所述圖像處理單元用于對接收到的圖像進(jìn)行預(yù)處理以及開窗處理，根據(jù)開窗處理的結(jié)果提取發(fā)熱目標(biāo)的溫度信息；其中，圖像處理單元包括圖像解析模塊和目標(biāo)識別模塊；

5、溫度控制單元，所述溫度控制單元用于基于從圖像處理單元獲得的溫度信息，通過溫度閾值控制與多目標(biāo)協(xié)同控制相結(jié)合的方法調(diào)整若干發(fā)熱目標(biāo)的溫度，一旦做出調(diào)節(jié)決定，溫度控制單元向策略執(zhí)行單元發(fā)出指令；

6、策略執(zhí)行單元，所述策略執(zhí)行單元用于根據(jù)溫度控制單元發(fā)出的指令執(zhí)行物理上的溫度調(diào)節(jié)動作行為。

7、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像處理單元中：

8、圖像解析模塊用于對接收到的圖像進(jìn)行解析和分流，并根據(jù)目標(biāo)識別模塊反饋的結(jié)果，進(jìn)行實時開窗計算，并更新開窗位置，在更新后的開窗區(qū)域內(nèi)計算發(fā)熱目標(biāo)的溫度信息；

9、目標(biāo)識別模塊用于對接收到的圖像進(jìn)行非實時的處理，識別發(fā)熱目標(biāo)，并將識別的發(fā)熱目標(biāo)的位置反饋給圖像解析模塊。

10、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像解析模塊包括數(shù)據(jù)分流模塊、接口模塊和存儲模塊，所述數(shù)據(jù)分流模塊能夠?qū)⒉杉膱D像數(shù)據(jù)分為三條路徑，第一條路徑將圖像數(shù)據(jù)通過接口模塊輸出；第二條路徑將圖像數(shù)據(jù)暫時存儲在存儲模塊中，等待目標(biāo)識別模塊的數(shù)據(jù)請求；第三條路徑將圖像數(shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)識別模塊。

11、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像處理單元的具體流程如下：

12、s1、目標(biāo)識別模塊根據(jù)預(yù)先設(shè)定的初始位置，確定發(fā)熱目標(biāo)的模糊位置，并將發(fā)熱目標(biāo)的模糊位置傳遞給圖像解析模塊，圖像解析模塊根據(jù)目標(biāo)識別模塊提供的發(fā)熱目標(biāo)的模糊位置進(jìn)行開窗處理，并在開窗區(qū)域內(nèi)實時計算發(fā)熱目標(biāo)的坐標(biāo)，同時提取初始溫度信息；

13、s2、目標(biāo)識別模塊從存儲模塊中讀取圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行非實時的圖像處理，使用圖像分割和特征提取算法識別出若干發(fā)熱目標(biāo)，并計算若干發(fā)熱目標(biāo)在整幅圖像中的精確坐標(biāo)，進(jìn)而將識別出的若干發(fā)熱目標(biāo)的坐標(biāo)信息發(fā)送回圖像解析模塊；

14、s3、圖像解析模塊根據(jù)目標(biāo)識別模塊反饋的若干發(fā)熱目標(biāo)的坐標(biāo)信息，動態(tài)調(diào)整開窗位置，并在調(diào)整后的開窗區(qū)域內(nèi)繼續(xù)實時計算若干發(fā)熱目標(biāo)的坐標(biāo)和溫度信息。

15、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s1具體如下：

16、為窗口內(nèi)的每個像素分配一個基于其溫度的權(quán)重：

17、；

18、其中，為在窗口內(nèi)每個像素的權(quán)重；是一個大于零的參數(shù)；為圖像中位于坐標(biāo)處的像素的溫度值；

19、；

20、；

21、其中，為發(fā)熱目標(biāo)中心點的坐標(biāo)；為發(fā)熱目標(biāo)中心點的坐標(biāo)；為窗口內(nèi)的像素坐標(biāo)；是目標(biāo)識別模塊提供的發(fā)熱目標(biāo)的模糊位置的窗口區(qū)域。

22、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述s2中，使用圖像分割和特征提取算法識別出若干發(fā)熱目標(biāo)，并計算若干發(fā)熱目標(biāo)在整幅圖像中的精確坐標(biāo)，具體如下：

23、利用直方圖統(tǒng)計算法得到圖像中灰度值的分布情況，將直方圖二值化，從而區(qū)分前景和背景，利用二值化后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，找出不同的目標(biāo)區(qū)域，在標(biāo)記出的聯(lián)通區(qū)域的基礎(chǔ)上，計算每個連通區(qū)域的質(zhì)心，從而得到發(fā)熱目標(biāo)的位置。

24、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，將所述直方圖二值化，從而區(qū)分前景和背景，具體如下：

25、；

26、；

27、；

28、其中，為前景的像素點數(shù)；為區(qū)分前景和背景的閾值；為直方圖中灰度級出現(xiàn)的頻數(shù)；為背景的像素點數(shù)；為灰度值的最大值；為圖像的總像素數(shù)；為圖像的總像素數(shù)；

29、，；

30、，；

31、；

32、其中，為前景的灰度均值；為灰度級；為背景的灰度均值；為圖像的全局灰度均值；

33、類間方差定義為：

34、；

35、其中，為類間方差；為前景像素點數(shù)占總像素數(shù)的比例；為背景像素點數(shù)占總像素數(shù)的比例；

36、尋找使最大的值，即為最佳閾值：

37、；

38、其中，為使類間方差最大的閾值；使用將圖像二值化，即將圖像中的像素分為前景和背景。

39、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，利用所述二值化后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，找出不同的目標(biāo)區(qū)域，具體如下：

40、s21、初始化標(biāo)記矩陣，所有元素設(shè)置為0；

41、s22、掃描二值化后的圖像，當(dāng)遇到一個未標(biāo)記的前景像素點時，分配一個新的標(biāo)記號，將該像素點放入隊列；

42、s23、從隊列中取出一個像素點，檢查該像素點的八鄰域的所有像素點，如果某個鄰域點也是前景像素且未被標(biāo)記，則進(jìn)行標(biāo)記并將其放入隊列；

43、s24、重復(fù)步驟，直到隊列為空，則一個連通域標(biāo)記完成，繼續(xù)掃描圖像，直到所有連通域都被標(biāo)記。

44、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述溫度控制單元中，通過溫度閾值控制與多目標(biāo)協(xié)同控制相結(jié)合的方法調(diào)整若干發(fā)熱目標(biāo)的溫度，具體如下：

45、動態(tài)溫度閾值計算：

46、；

47、其中，為目標(biāo)的動態(tài)溫度閾值；為歷史溫度的權(quán)重；為目標(biāo)的歷史溫度平均值；為環(huán)境溫度；為調(diào)整因子；

48、多目標(biāo)協(xié)同控制：

49、；

50、其中，為最小化整體溫度偏差和相鄰發(fā)熱目標(biāo)之間的溫度差異函數(shù)；為發(fā)熱目標(biāo)的個數(shù)；為發(fā)熱目標(biāo)的當(dāng)前溫度；為目標(biāo)的設(shè)定溫度；為權(quán)重因子；為發(fā)熱目標(biāo)的鄰居集合；為發(fā)熱目標(biāo)和發(fā)熱目標(biāo)之間的溫度影響系數(shù)；為發(fā)熱目標(biāo)的當(dāng)前溫度；；

51、；

52、其中，為影響強(qiáng)度因子；是發(fā)熱目標(biāo)和發(fā)熱目標(biāo)之間的距離；為影響衰減因子；

53、控制策略調(diào)整每個發(fā)熱目標(biāo)的溫度：

54、;

55、其中，為發(fā)熱目標(biāo)的溫度調(diào)整量；為步長；

56、根據(jù)計算出的溫度調(diào)整量，調(diào)整每個目標(biāo)的溫度：

57、。

58、作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述策略執(zhí)行單元的動作行為的結(jié)果能夠?qū)崟r反饋給溫度控制單元，溫度控制單元能夠根據(jù)調(diào)動作行為的結(jié)果進(jìn)行溫度控制的調(diào)整。

59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

60、1、該一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)中，通過利用二值化后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，智能溫控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對圖像中不同發(fā)熱目標(biāo)的精準(zhǔn)識別和分割，不僅幫助系統(tǒng)準(zhǔn)確地定位每個發(fā)熱目標(biāo)的位置，還能夠提取每個目標(biāo)區(qū)域的溫度信息，提高了處理效率和準(zhǔn)確性。此外，該方法有助于統(tǒng)計發(fā)熱目標(biāo)的數(shù)量，實現(xiàn)實時的目標(biāo)跟蹤，并在視頻序列中持續(xù)監(jiān)控目標(biāo)的位置變化。通過減少誤檢和漏檢，連通區(qū)域標(biāo)記增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，使其在復(fù)雜環(huán)境中也能穩(wěn)定工作；

61、2、該一種熱紅外探測系統(tǒng)的智能溫控系統(tǒng)中，通過結(jié)合動態(tài)溫度閾值控制和多目標(biāo)協(xié)同控制，可以實現(xiàn)更智能、更自適應(yīng)的溫度管理系統(tǒng)。這種結(jié)合方法不僅考慮了每個目標(biāo)的溫度閾值，還考慮了多個目標(biāo)之間的相互影響，從而優(yōu)化整體溫度分布。