紅外圖像溫度表示規(guī)則 RGB法

ICS17.180.99

CCSL50

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

`

紅外圖像溫度表示規(guī)則RGB法

Temperaturerepresentationrulesforinfraredimage—RGBmethod

（征求意見稿）

在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分。標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。

本文件由中國(guó)科學(xué)院提出。

本文件由全國(guó)光電測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC487）歸口。

本文件起草單位：。

本文件主要起草人：。

II

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紅外圖像溫度表示規(guī)則RGB法

1范圍

本文件描述了根據(jù)紅外圖像及紅外輻射特性計(jì)算而獲得的溫度場(chǎng)通過圖像處理技術(shù)轉(zhuǎn)換為可見光

偽彩色圖像的原理及方法，包括溫度場(chǎng)圖像的圖像增強(qiáng)處理算法及溫度值至偽彩色的映射算法。

本文件適用于紅外熱像儀在生物體檢測(cè)、安防、工業(yè)測(cè)溫和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得溫度場(chǎng)圖像后，映射到

偽彩色圖像的過程。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

紅外輻射infraredradiation；infrared；IR

波長(zhǎng)比可見光更長(zhǎng)的電磁輻射。

注1：紅外輻射波長(zhǎng)在750nm~1mm之間。

注2：溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的任何物體均會(huì)發(fā)出紅外輻射，其輻射能量大小由物體的表面溫度及表面輻

射特性決定。

[來源：GB/T112604.9—2021，3.17，有修改]

3.2

紅外熱像儀infraredthermalimager

通過對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器及電子處理系統(tǒng)，將物體表面紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見圖像的設(shè)備。

它具有測(cè)溫功能，具備定量繪出物體表面溫度分布的特點(diǎn)，將灰度圖像進(jìn)行偽彩色編碼。

[來源：GB/T19870—2018，3.1]

3.3

熱紅外圖像thermalinfraredimage

通過紅外探測(cè)器收集、記錄被測(cè)物輻射出來的熱紅外輻射信息所生成的圖像，本文中簡(jiǎn)稱紅外圖像。

3.4

溫度場(chǎng)圖像thermalfieldimage

利用熱紅外圖像及被測(cè)物輻射特性反演出被測(cè)物溫度分布的圖像。

3.5

測(cè)溫范圍measuringrange

紅外熱像儀的有效溫度測(cè)量范圍。

3.6

RGB色彩RGBcolor

1

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RGB色彩是一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)顏色通道的強(qiáng)度變化疊加生成

各種顏色。

3.7

圖像增強(qiáng)imageenhancement

對(duì)被測(cè)物原始影像進(jìn)行處理以得到清晰圖像的工作。

注：包括灰度及彩色變換、特征提取、分類以及各種專題處理等研究與技術(shù)內(nèi)容。

3.8

灰度圖像grayscaleimage

根據(jù)設(shè)定參數(shù)及轉(zhuǎn)換公式，將溫度場(chǎng)圖像的每個(gè)像素轉(zhuǎn)換為一個(gè)介于0至最大灰度值所形成的圖像，

灰度值作為顏色查找表的索引值。

注：本文件用字母S代表灰度值。

3.9

偽彩色圖像pseudo-colorimage

一種紅外圖像增強(qiáng)方法，紅外圖像的每個(gè)像素點(diǎn)以人為色彩來替代灰度圖像中各點(diǎn)的不同灰度所

形成的彩色圖像，本文件中采用RGB色彩作為彩色表示模式。

注：通常用暖色調(diào)表示高溫，冷色調(diào)代表低溫。

3.10

直方圖均衡histogramequalization

利用圖像直方圖對(duì)灰度圖像對(duì)比度進(jìn)行優(yōu)化的方法。

注：通過直方圖均衡算法，圖像灰度值直方圖分布更加均勻，從而避免灰度值分布過于集中，有效增強(qiáng)圖像對(duì)比度。

3.11

顏色查找表colorlook-uptable

定義紅外圖像灰度值與偽彩色顏色映射關(guān)系的表格。

注：紅外熱像儀按照此對(duì)應(yīng)關(guān)系為每一個(gè)灰度值找到其對(duì)應(yīng)的偽彩色并顯示。

4原理方法

顯示原理

被測(cè)物紅外輻射經(jīng)紅外熱像儀光學(xué)鏡頭、紅外探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換獲得其熱紅外圖像，結(jié)合被測(cè)物輻

射特性，熱紅外圖像經(jīng)信號(hào)處理反演生成溫度場(chǎng)圖像，溫度場(chǎng)圖像映射至偽彩色圖像并在監(jiān)視器上輸出

（見圖1）。

2

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大氣傳輸輸出

被測(cè)

物紅

紅外探測(cè)器A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)處理監(jiān)視器

外輻

射

光學(xué)

鏡頭

紅外成像系統(tǒng)

圖1紅外測(cè)溫?zé)嵯駜x工作原理

顯示流程

紅外溫度偽彩色圖像顯示流程（見圖2）首先根據(jù)設(shè)定的顯示溫度范圍及偽彩色顏色數(shù)量，將溫度

場(chǎng)圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。根據(jù)灰度圖像的直方圖分布選擇是否進(jìn)行直方圖均衡增強(qiáng)圖像的局部對(duì)比度，

然后根據(jù)所選擇顯示模式及偽彩色顏色數(shù)量確定對(duì)應(yīng)的顏色查找表，利用顏色查找表將灰度圖像映射

為采用RGB色彩表示的偽彩色圖像并顯示在紅外熱像儀監(jiān)視器上。

3

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開始

溫度場(chǎng)圖像

參數(shù)設(shè)定：顯示溫度

范圍、偽彩色顯示模

式、偽彩色顏色數(shù)

量、直方圖均衡選項(xiàng)

灰度圖像

直方圖均衡選項(xiàng)

是否

直方圖均衡

顯示模式及偽彩色顏

色數(shù)量判斷

彩虹偽彩色編碼模式正弦偽彩色編碼模式熱金屬偽彩色編碼模式密度分層偽彩色編碼模式

根據(jù)顏色查找表A.1至根據(jù)顏色查找表A.6規(guī)根據(jù)顏色查找表A.7至根據(jù)溫度閾值及其它

A.5規(guī)定轉(zhuǎn)換為偽彩色定轉(zhuǎn)換為偽彩色圖像A.11規(guī)定轉(zhuǎn)換為偽彩設(shè)定參數(shù)生成偽彩色

圖像并顯示并顯示色圖像并顯示圖像并顯示

結(jié)束

圖2紅外溫度場(chǎng)偽彩色圖像顯示流程圖

4

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偽彩色顯示模式

4.3.1偽彩色顯示模式類別

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，本文件共設(shè)計(jì)四種顯示模式，分別為彩虹偽彩色編碼模式、正弦偽彩色編碼模

式、熱金屬偽彩色編碼模式以及密度分層偽彩色編碼模式。彩虹偽彩色編碼顏色間明度差較小，色相豐

富，適用于彩色顯示及打印，不適合進(jìn)行黑白打印。正弦偽彩色編碼模式顏色路徑結(jié)點(diǎn)較多，色標(biāo)亮度

呈起伏變化，可結(jié)合色差及亮度確定圖像等溫線輪廓，適用于顯示溫度范圍較窄，對(duì)溫度分辨率要求較

高的彩色顯示。熱金屬偽彩色編碼顏色間明度差較大，彩度差較小，與色溫的變化規(guī)律相似，適用于圖

像中有部分高溫物體的顯示，可用于彩色顯示及打印，也適合進(jìn)行黑白打印，效果與灰度圖像類似。密

度分層偽彩色編碼模式適用于設(shè)定溫度閾值的圖像顯示及打印。紅外熱像儀產(chǎn)品支持本文件描述的以

上四種顯示模式時(shí)，應(yīng)予以注明。

4.3.2彩虹偽彩色編碼模式

彩虹偽彩色編碼模式采用（255，0，255）、（0，0，255）、（0，255，255）、（0，255，0）、

（255，255，0）、（255，0，0）的顏色路徑，并依據(jù)設(shè)定的偽彩色顏色數(shù)量和等色差間距的原則選取

顏色編碼。

根據(jù)顯示需求不同，本模式下可選擇256色、128色、64色、32色及16色共5檔偽彩色顏色數(shù)量。各

偽彩色顏色數(shù)量規(guī)定對(duì)應(yīng)的顏色查（見附錄A），將顏色查找表中定義的顏色按索引值排列形成相應(yīng)色

標(biāo)（見圖3）。

圖3彩虹偽彩色編碼模式色標(biāo)

4.3.3正弦偽彩色編碼模式

正弦偽彩色編碼模式采用（0，0，0）、（128，128，128）、（0，0，128）、（0，0，255）、（0，

128，128）、（0，255，255）、（0，128，0）、（0，255，0）、（128，128，0）、（255，255，0）、

（128，0，128）、（255，0，255）、（128，0，0）、（255，0，0）、（212，0，212）、（255，255，

255）的顏色路徑，顏色路徑中一部分為R、G、B間比例變化，一部分為R、G、B間比例不變，數(shù)值增

加或減小。

5

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本模式采用256色偽彩色顏色數(shù)量，規(guī)定了其顏色查找表（見附錄A），將顏色查找表中定義的顏色

按索引值排列形成相應(yīng)色標(biāo)（見圖4）。

圖4正弦偽彩色編碼模式色標(biāo)

4.3.4熱金屬偽彩色編碼模式

熱金屬偽彩色編碼模式采用（0，0，0）、（255，0，0）、（255，255，0）、（255，255，255）

的顏色路徑，并根據(jù)設(shè)定的偽彩色顏色數(shù)量和等強(qiáng)度間距的原則選取顏色編碼。

根據(jù)顯示需求不同，本模式下可選擇128色、64色、32色、16色及8色共5檔偽彩色顏色數(shù)量。各偽

彩色顏色數(shù)量規(guī)定對(duì)應(yīng)的顏色查（見附錄A），將顏色查找表中定義的顏色按索引值排列形成相應(yīng)色標(biāo)

（見圖5）。

圖5熱金屬偽彩色編碼模式色標(biāo)

4.3.5密度分層偽彩色編碼模式

密度分層偽彩色編碼模式下可設(shè)置最低溫度閾值Thmin及最高溫度閾值Thmax。Thmin及Thmax應(yīng)在紅外

熱像儀測(cè)溫范圍內(nèi)，其灰度圖像的灰階數(shù)設(shè)定為256，當(dāng)僅設(shè)置最高溫度閾值Thmax時(shí)，灰度值S大于等于

Thmax的像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（255，0，0），其余像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（S，

S，S），當(dāng)僅設(shè)置最高溫度閾值Thmin時(shí)，灰度值S小于等于Thmin的像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（0，

0，255），其余像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（S，S，S），當(dāng)同時(shí)設(shè)置Thmin及Thmax時(shí)，灰度值S大

于等于Thmax的像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（255，0，0），灰度值S小于等于Thmin的像素在偽彩色

圖像中顯示的顏色為（0，0，255），其余像素在偽彩色圖像中顯示的顏色為（S，S，S）。

可選擇對(duì)灰度圖像部分進(jìn)行淡化處理，淡化處理應(yīng)使得灰度圖像部分的最大灰階的亮度仍遠(yuǎn)高于

（255，0，0）及（0，0，255）的單色的亮度，以突出分層顯示部分，適合進(jìn)行黑白打印，淡化后偽彩

色圖像中灰度像素顯示的顏色為（?′，?′，?′），?′的計(jì)算方法見公式（1）。

?′=[?/2+128]······························································（1）

式中：

6

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?′——淡化后灰度像素點(diǎn)的灰度值；

[]——取括號(hào)中數(shù)值的整數(shù)部分；

S——淡化前灰度像素點(diǎn)的灰度值。

5數(shù)據(jù)處理

5.1溫度場(chǎng)轉(zhuǎn)換為灰度圖像

設(shè)顯示溫度范圍的最低溫度為Tmin，最高溫度為Tmax，Tmin及Tmax應(yīng)在紅外熱像儀測(cè)溫范圍內(nèi)，偽彩

色顏色數(shù)量為N，灰度圖像的灰度值按照公式2由像素點(diǎn)的溫度T計(jì)算得出。

0?≤?

???

(??????)×?

?=[]????<?<????·························（2）

(?????????)

{??≥????

式中：

S——灰度圖像像素點(diǎn)的灰度值；

T——溫度場(chǎng)圖像像素點(diǎn)的溫度，單位為℃；

????——溫度范圍的最低溫度，單位為℃；

[]——取括號(hào)中數(shù)值的整數(shù)部分；

????——溫度范圍的最高溫度，單位為℃；

N——偽彩色顏色數(shù)量，對(duì)于密度分層偽彩色編碼模式，該值設(shè)定為256。

計(jì)算過程中各參數(shù)應(yīng)采用單精度浮點(diǎn)數(shù)或雙精度浮點(diǎn)數(shù)，在所有計(jì)算完成后對(duì)結(jié)果進(jìn)行取整。

5.2灰度圖直方圖均衡處理

直方圖均衡作為一種圖像增強(qiáng)的算法，用于灰度圖像進(jìn)行偽彩色映射前優(yōu)化圖像的灰度分布，避免

出圖像現(xiàn)灰度值過于集中，以提升圖像顯示效果。直方圖均衡作為可選項(xiàng)在需要時(shí)進(jìn)行，直方圖均衡會(huì)

導(dǎo)致溫度場(chǎng)圖像或灰度圖像信息的不可逆損失，因而在使用其進(jìn)行顯示優(yōu)化時(shí)應(yīng)保留溫度場(chǎng)圖像或灰

度圖像的原始信息，根據(jù)直方圖均衡的原理，確定直方圖均衡流程圖（見圖6），直方圖均衡處理后，

像素灰度值與溫度值得映射關(guān)系發(fā)生變化，需根據(jù)直方圖均衡時(shí)的映射函數(shù)對(duì)色標(biāo)中溫度與顏色的映

射關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。

7

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開始

灰度圖像

輸入

統(tǒng)計(jì)各灰度值像素個(gè)

數(shù)，獲得歸一化灰度

直方圖

計(jì)算累計(jì)直方圖

計(jì)算映射關(guān)系

根據(jù)映射關(guān)系形成新

的灰度圖像

結(jié)束

圖6直方圖均衡算法流程圖

a）根據(jù)公式（3）計(jì)算歸一化灰度直方圖。

?

?(?)=?·····································································（3）

??

式中：

?(??)——灰度值為??的像素出現(xiàn)的概率；

??——第i個(gè)灰度值，0<i≤灰度圖像所包含的灰階數(shù)；

??——灰度值為??的像素個(gè)數(shù)；

T——圖像的總像素?cái)?shù)。

b）根據(jù)公式（4）計(jì)算累計(jì)直方圖。

?

??=∑?=0?(??)································································（4）

式中：

??——灰度小于等于第k個(gè)灰度值的像素出現(xiàn)的概率；

?(??)——灰度值為??的像素出現(xiàn)的概率。

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c）根據(jù)公式（5）定義映射關(guān)系，并據(jù)此生成新的灰度圖像。

?′?=[(N-1)×??+0.5]···························································（5）

式中：

?′?——原灰度圖像第k個(gè)灰度值映射的新灰度值；

N——偽彩色顏色數(shù)量；

??——原灰度圖像灰度值小于等于原灰度圖像第k個(gè)灰度值的像素出現(xiàn)的概率。

5.3灰度圖轉(zhuǎn)換為偽彩色圖

根據(jù)顯示模式及偽彩色顏色數(shù)量設(shè)置生成偽彩色圖像，具體轉(zhuǎn)換方法見表1。

表1灰度圖轉(zhuǎn)換為偽彩色圖轉(zhuǎn)換方法

顯示模式偽彩色顏色數(shù)量轉(zhuǎn)換方法

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

256的表A.1中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

128的表A.2中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

彩虹偽彩色編碼模式64的表A.3中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

32的表A.4中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

16的表A.5中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

正弦偽彩色編碼模式256的表A.6中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

128的表A.7中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

熱金屬偽彩色編碼模式64的表A.8中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

32的表A.9中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，并

以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

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表1灰度圖轉(zhuǎn)換為偽彩色圖轉(zhuǎn)換方法（續(xù)）

顯示模式偽彩色顏色數(shù)量轉(zhuǎn)換方法

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

16的表A.10中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，

并以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

熱金屬偽彩色編碼模式

以灰度圖像某像素的灰度值作為索引值，在附錄A

8的表A.11中查找該灰度值對(duì)應(yīng)的偽彩色RGB值，

并以此作為偽彩色圖該像素的顯示顏色。

以灰度圖項(xiàng)為輸入，根據(jù)4.3.5節(jié)定義的方法，將

密度分層偽彩色編碼模式

灰度圖轉(zhuǎn)換為偽彩色圖。

偽彩色圖像在顯示時(shí)，宜具備色標(biāo)顯示功能，色標(biāo)應(yīng)標(biāo)注最大、最小及中間節(jié)點(diǎn)的溫度值。

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A

A

附錄A

（規(guī)范性）

顏色查找表

各顯示模式及偽彩色顏色數(shù)量對(duì)應(yīng)的顏色查找表見表A.1至A.11。

表A.1256色彩虹偽彩色編碼顏色查找表

索引值RGB索引值RGB

025502551280231255

125102551290233255

224702551300235255

324302551310237255

423902551320239255

523502551330241255

623102551340243255

722702551350245255

822302551360247255

921902551370249255

1021502551380251255

1121102551390253255

1220702551400255255

1320302551410255245

1419902551420255235

1519602551430255225

1619302551440255215

1719002551450255205

1818702551460255195

1918402551470255185

2018102551480255175

2117802551490255165

2217502551500255155

2317202551510255145

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表A.1256色彩虹偽彩色編碼顏色查找表（續(xù)）

索引值RGB索引值RGB

2416902551520255120

251660255153025590

261630255154902550

2716002551551102550

2815702551561292550

2915402551571352550

3015102551581412550

3114802551591472550

3214502551601532550

3314202551611592550

3413902551621652550

3513602551631712550

3613302551641772550

3712902551651832550

3812502551661892550

3912102551671952550

4011702551682012550

4111302551692072550

4210902551702132550

4310502551712192550

4410102551722252550

459702551732312550

469302551742372550

478502551752432550

487502551762492550

496502551772552550

505502551782552530

510552551792552510

520582551802552490

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表A.1256色彩虹偽彩色編碼顏色查找表（續(xù)）

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13

GB/TXXXXX—XXXX

表A.1256色彩虹偽彩色編碼顏色查找表（續(xù)）

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表A.1256色彩虹偽彩色編碼顏色查找表（續(xù)）

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