论文总字数：22335字

摘 要

在这个世界上，一切物体都会对外界辐射红外线，并且释放出红外能量。根据此特点，可以利用红外成像仪来实现对红外能量的采集。红外成像仪的功能是采集目标物体红外辐射出的能量，再对数据进行处理以产生肉眼可见的红外图像。本文的主要目的是结合红外热成像组件设计一套非制冷红外成像的软件，由于条件限制，所以该软件需要在计算机上运行。因此本软件最重要的部分就是串口通信模块，该模块的功能通过API函数来实现，图像的绘制功能通过DrawPixels函数实现。由于一些外界的环境影响以及红外组件内部的电路处理缺陷，如果想得到清晰的红外图像，就需要对原始图像进行图像处理，本文运用了包括直方图均衡化、伪彩色变换等图像处理算法，提高了图像的可观察性，并且调用函数绘制BMP位图显示出来。

关键词：红外成像 串口 图像绘制 图像处理

Development of uncooled infrared imaging PC software

Abstract

In this world, all objects radiate infrared rays to the outside world and release infrared energy. According to this feature, infrared imager can be used to collect infrared energy. The infrared imager can use its internal infrared focal plane array to collect the infrared radiation energy of the target object, and then through a series of signal processing and image processing to produce visible infrared image. In this paper, a PC software design of uncooled infrared imaging is studied and developed, which is connected to computer through USB interface. In the software part, API function is used to realize the function of serial communication, and DrawPixels function is used to realize the function of image drawing. Because the infrared radiation energy of most target objects is low, the detected infrared energy is relatively weak. Even after the circuit processing, the generated electrical signal is also low, and the resulting image contrast is too low to be suitable for human observation. In order to solve the problem of image observability, this paper uses image processing algorithms including histogram equalization and pseudo color transformation to improve the observability of the image, and calls functions to draw BMP bitmaps.

Keywords: infrared imaging; serial port; image rendering; image processing

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1红外成像技术概述 1

1.2 红外成像技术在国内外的研究和发展 3

1.3 本课题的主要内容 3

第二章 红外成像系统软件原理 5

2.1 红外成像的原理 5

2.2 系统需求分析 6

2.3 软件结构设计 7

2.3.1软件结构原理 7

2.3.2 WINAPI函数 7

2.4 软件框架 9

2.5 开发环境及平台 10

2.5.1 MinGW32 10

2.5.2 Visual Studio平台 10

2.6 本章小结 10

第三章 串口通信模块的设计 11

3.1 串口通信模块的设计 11

3.2 串口通信模块介绍 12

3.3 常见的API函数 13

3.4 本章小结 19

第四章 图像处理模块的设计 20

4.1 红外成像模块的设计 20

4.2 RGB 20

4.3 直方图均衡化的基本原理 21

4.4 伪彩色变换处理 23

4.5 本章小结 27

第五章 图像显示模块的实现 28

5.1 图像实时显示的原理 28

5.2 图像实时显示模块的设计 28

5.3 本章小结 29

第六章 系统功能测试 30

第七章 总结与展望 31

7.1 总结 31

7.2 展望 31

参考文献 33

致 谢 35

第一章 绪论

1.1红外成像技术概述

自然界的一切事物都是没有颜色的，我们能看见各种丰富多彩的颜色是因为物体的表面可以反射自然光，而这些反射的光进入人眼能被人眼看见，所以才能看见多彩的世界，如果在漆黑的环境中，物体无法反射光线，那么这样的物体没法被人看见，同样如果目标物体被遮挡，那也无法被人眼识别到。但是在现代化社会中，人不仅仅可以用自己的眼睛看到东西，还可以借助一些科技手段来实现对物体的观察，这种科技还可以用来操纵、控制仪器、武器隐身或显身，不愧是“火眼金睛”。具备这个本事的就是红外技术^[1]。

红外辐射的发现已有200年，但真正广泛应用还是20世纪的事，尤其是近几十年，红外技术取得了举世瞩目的进展。在信息技术中，不同的光源有各自发挥作用的地方。红外光线的波长不能为肉眼所接收。但是，一切物体都可以发射红外线，而且物体所产生的红外辐射能量也会由于表面温度的不同而随之改变。有的物体能反射由外面射来的红外光线，还有一些物体可以吸收外界的红外光线。在经历了多年的发展之后，红外技术的运用已经比较熟练了，在红外技术领域最常见的技术就是使用红外技术进行成像，也就是常说的红外成像仪。本文研究的就是红外热像仪的软件部分。图1-1就是我们日常生活中可以接触到的最常见的手持式非制冷红外测温仪。

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