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<L/2){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。