怎样把mlx90640的输出显示为彩色的热成像图
0、热成像图
如你所见，下图就是一张人手的热成像图，可以看作是显示手部温度分布的图像。
1、伪彩色图和RGB图
在文章如何使用STM32F10x驱动MLX90640模块（移植官方驱动）中，咱们的讨论了怎么用Melexis的官方驱动读取Mlx90640的数据，但是咋个显示呢？
实际上，这是个灰度图转伪彩色图的问题。不清楚伪彩色是啥的，可以参考伪彩色_百科
我们从Mlx90640读出数据以后用官方驱动中的API函数MLX90640_CalculateTo()解算得到一个温度矩阵，mlx90640是32×24的热成像芯片，所以温度矩阵也就是32×24的，如下图所示（单位为℃）。
这是个一维的矩阵，而我们熟悉的RGB图像呢，需要R(红)、G(绿)、B(蓝)三个分量的数据，也就是说，RGB图像可以看做一个有三个维度的结构，如下图所示：
灰度图转化的RGB彩图，就是伪彩图。
这样，任务就转化成两个步骤：
- 把温度矩阵转化为一维的灰度矩阵；
- 把灰度矩阵转化为三维的RGB三个分量组成的结构。
2、灰度值转RGB
明明是一个值，怎么转成三个值呢？映射。
这个映射关系不太好找吧，咱查查论文呗，已经有人说的很清楚啦。
具体可以参考这篇文章：A perceptive uniform pseudo-color coding method of SAR images
主要就看下面这张图：
也就是三个步骤：
-
找灰度矩阵中的最大值
-
计算
HSI
/* 计算HSI */
float I = grey,H = (2*PI*grey)/L;
float S;
/* grey < L/2 */
if(grey<L/2){
S = 1.5 * grey;
}else{
S = 1.5 * (L-grey);
}
- 计算
RGB
/* 计算RGB */
float V1 = S* cos(H);
float V2 = S* sin(H);
float R = I - 0.204*V1 + 0.612*V2;
float G = I - 0.204*V1 - 0.612*V2;
float B = I + 0.408*V1;
3、温度转灰度
知道灰度和RGB之间怎么转化了，那怎么把温度转成灰度呢？放缩。
Mlx90640采集的最高温度为300度，把（0，300）放缩到（0，200），用下面这段代码就行啦
for(int i=0;i<size;i++){
float grey = (temp[i]*255)/300;
}
4、Code
所谓Talk is free，咱闲话少说，直接上代码哈
- 一个函数
Temp2RGB(float* temp,int size,float maxTemp,uint16_t* rgb)
void Temp2RGB(float* temp,int size,float maxTemp,uint16_t* rgb)
{
double miniNum = 0.0002;
float L = maxTemp;
float PI = 3.14;
for(int i=0;i<size;i++){
/* 转温度为灰度 */
float grey = (temp[i]*255)/300;
/* 计算HSI */
float I = grey,H = (2*PI*grey)/L;
float S;
/* grey < L/2 */
if((grey-L/2) < miniNum){
//if(grey
S = 1.5 * grey;
}else{
S = 1.5 * (L-grey);
}
/* 计算RGB */
float V1 = S* cos(H);
float V2 = S* sin(H);
float R = I - 0.204*V1 + 0.612*V2;
float G = I - 0.204*V1 - 0.612*V2;
float B = I + 0.408*V1;
/* 转为16bits RGB[5-6-5]色彩 */
/*
(2^5-1)/(2^8-1) = 0.12
(2^6-1)/(2^8-1) = 0.24
*/
uint16_t rbits = (R*0.125);
uint16_t gbits = (G*0.250);
uint16_t bbits = (B*0.125);
rgb[i] = (rbits<<11)|(gbits<<5)|bbits;
}
}
函数有四个参数：
temp：温度矩阵转成的一维向量，就是从API函数MLX90640_CalculateTo()得到的数组
size：temp的长度
maxTemp：temp中的最大值
rgb：保存rgb值的数组
5、疑问
转换函数Temp2RGB(float* temp,int size,float maxTemp,uint16_t* rgb)的定义中有一段
uint16_t rbits = (R*0.125);
uint16_t gbits = (G*0.250);
uint16_t bbits = (B*0.125);
rgb[i] = (rbits<<11)|(gbits<<5)|bbits;
这是啥呢？我们得到RGB值之后为啥要把三个数转成一个uint16_t类型的数呢？
这是为了显示到彩色OLED屏幕上。
屏幕显示彩色当然有编码方式呀，就是用三个颜色的值编成一个数据，那编码方式是咋样的呢？看一下屏幕模块里芯片的数据手册哈。
可以看到色彩数据编码的长度最长为18位，不够三个完整的八位的数据拼接。我们选16位的编码方式，也就是五位用于R，中间六位用于G，右侧五位用于B，如下图所示
五位最多表示32个不同的数，六位最多表示64个不同的数，除以八位最大表示数255分别约等于0.125和0.250，可以乘这两个因子放缩
uint16_t rbits = (R*0.125);
uint16_t gbits = (G*0.250);
uint16_t bbits = (B*0.125);
然后移位，最后再通过或运算拼接起来，得到色彩编码。
rgb[i] = (rbits<<11)|(gbits<<5)|bbits;
好啦，完毕。