用于增强动态范围红外成像的系统和方法技术方案

技术编号:17545142 阅读:57 留言:0更新日期:2018-03-25 02:20
提供了使用两个或更多个热红外(IR)成像模块来增强图像的动态范围的各种技术。设备和方法提供捕捉第一图像的第一IR成像模块、为更高IR辐照度而优化的捕捉第二图像的第二IR成像模块以及探测第一图像的饱和像素、确定第二图像的对应于第一图像的饱和像素的像素、并基于第一图像的非饱和像素和第二图像的像素生成组合图像的处理系统。IR成像模块可以是配置为用于高增益的微测热辐射计焦平面阵列(FPA),以及配置为用于低增益的微测热辐射计FPA。IR成像模块可以是光子探测器FPA和微测热辐射计FPA。

Systems and methods used to enhance dynamic range infrared imaging

Various techniques for using two or more thermal infrared (IR) imaging modules to enhance the dynamic range of the image are provided. Apparatus and method are provided to capture the first image of the first IR imaging module, higher IR irradiance and optimized to capture second images of second IR imaging module and the detection of the first image, determine the saturated pixel second image corresponding to the first image, the pixel saturation based on the first image and second image pixel unsaturated pixel generation combined image processing system. The IR imaging module can be configured to be used for a high gain microcalorimeter focal plane array (FPA), and to be configured for a low gain microcalorimeter FPA. The IR imaging module can be a photon detector FPA and a microcalorimeter FPA.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强动态范围红外成像的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年6月5日提交的标题为“SYSTEMSANDMETHODSFORENHANCEDDYNAMICRANGEINFRAREDIMAGING”的美国临时专利申请No.62/171,962的权益和优先权,其全部内容通过引用并入本文。
一个或多个实施例一般涉及成像设备,并且更具体地涉及例如使用两个或更多个热红外(IR)成像模块来增强图像的动态范围,同时保持辐照度范围内的高信号保真度。
技术介绍
IR照相机使用探测IR辐射(例如,热IR辐射)的焦平面阵列(FPA)来提供热IR图像。例如,FPA的IR探测器接收通过IR照相机的光路的热IR辐射,其为热IR图像的像素提供图像数据。对于温度变化大的场景,可能无法通过IR照相机的单次曝光来捕捉高场内温度范围的全部范围。如果为了更低的辐照度而优化IR照相机,则高辐照度区域(例如,最热的区域)通常会饱和。如果为了更高的辐照度而优化IR照相机,则低辐照度区域(例如,较冷的区域)可能会变得有噪声,并显示出黑色。对于特定的IR照相机和预期的温度范围,可以通过将照相机调整到最佳快门速度或积分时间来优化成像。然而,使用单个积分时间可能无法完全包含场景的温度变化。
技术实现思路
在一个或多个实施例中,一种设备包括:第一热红外(IR)成像模块,配置为捕捉第一视场(FOV)的第一图像;第二热IR成像模块,配置为捕捉第二FOV的第二图像,第二FOV至少部分地与第一FOV重叠,与第一热IR成像模块相比,为更高的热IR辐照度而优化第二热IR成像模块;和处理系统,配置为:探测第一图像的饱和像素(例如,饱和像素值和/或饱和像素坐标),确定与第一图像的饱和像素对应的第二图像的像素(例如,像素值和像素坐标),和基于第一图像的非饱和像素(例如,非饱和像素值和/或非饱和像素坐标)和与第一图像的饱和像素对应的第二图像的像素(例如,像素值和像素坐标)生成组合图像。第一热IR成像模块和第二热IR成像模块可机械地和电子地集成。处理系统可配置为将第一图像和第二图像配准到公共图像平面,其可以具有与第一图像和/或第二图像的空间分辨率不同的空间分辨率。处理系统可以配置为在生成组合图像之后执行色调映射和/或自动增益控制(AGC)。在一些实施例中,第一热IR成像模块包括配置为用于高增益的第一微测热辐射计焦平面阵列(FPA),并且第二热IR成像模块包括配置为用于低增益的第二微测热辐射计FPA,以为了更高的热IR辐照度进行优化。在一些实施例中,第一热IR成像模块包括使用积分时间以为了比第二热IR成像模块更低的IR辐照度进行优化的光子探测器FPA,并且第二热IR成像模块包括微测热辐射计FPA。光子探测器FPA可以对中波IR辐射(MWIR)敏感,并且微测热辐射计FPA可以对长波IR辐射(LWIR)敏感。处理系统可以配置为基于由光子探测器FPA和微测热辐射计FPA捕捉的辐射测量信息确定对象的绝对温度。在一些实施例中,第一热IR成像模块具有与第二热IR成像模块不同的空间分辨率,并且处理系统配置为对第一图像和/或第二图像进行重新采样和/或缩放以在公共图像平面上对准。处理系统可以配置为通过将第一图像的饱和像素替换为对应于饱和像素的重新采样的第二图像的像素来生成组合图像。可选的,处理系统可以配置为通过将第一图像的饱和像素与对应于饱和像素的重新采样的第二图像的像素进行混合来生成组合图像。处理系统可以配置为在公共图像平面上使用第一图像的非饱和像素和第二图像的对应像素对第一图像和/或第二图像进行标准化,使得第一和第二图像中的后标准化对应场景坐标提供相同或相似的信号强度值。在一些实施例中,第一热IR成像模块具有比第二热IR成像模块更高的空间分辨率,并且处理系统配置为对与第一图像的饱和像素对应的第二图像的像素进行重新采样和/或缩放以与公共图像平面上的饱和像素对准。处理系统可以配置为在公共图像平面上使用第一图像的非饱和像素(例如,非饱和像素值)以及第二图像的对应像素(例如,像素值),对第一图像的饱和像素(例如,饱和像素值)和/或与第一图像的饱和像素对应的第二图像的像素(例如,像素值)进行标准化。处理系统可以配置为用基于第二图像重新采样、缩放和/或标准化的像素(例如,重新采样、缩放和/或标准化的像素值)替换第一图像的饱和像素来生成组合图像。可选地,处理系统可以配置为通过将第一图像的饱和像素与重新采样、缩放和/或标准化的像素混合来生成组合图像。在一个或多个实施例中,一种方法包括:捕捉第一FOV的第一热图像;在捕捉第一热图像的同时,捕捉至少部分与第一FOV重叠的第二FOV的第二热图像,其中,与捕捉第一热图像相比,为更高的热红外(IR)辐照度对捕捉第二热图像进行优化;探测第一热图像的饱和像素;确定与第一热图像的饱和像素对应的第二热图像的像素;和基于第一热图像的非饱和像素和与第一热图像的饱和像素对应的第二热图像的像素生成组合图像。方法可以进一步包括:将第一热图像和第二热图像配准到公共图像平面。公共图像平面可以具有与第一或第二图像的空间分辨率都不同的空间分辨率。方法可以进一步包括在生成出组合图像之后执行色调映射和/或自动增益控制AGC。在一些实施例中,用第一IR成像模块捕捉第一热图像,第一IR成像模块包括配置为用于高增益的第一微测热辐射计FPA,并且用第二IR成像模块捕捉第二热图像,第二IR成像模块包括配置为用于低增益的第二微测热辐射计FPA,以为了更高的热IR辐照度进行优化。在一些实施例中,用包括光子探测器FPA的第一IR成像模块来捕捉第一热图像,用包括微测热辐射计FPA的第二IR成像模块来捕捉第二热图像。第一成像模块可以使用积分时间为了比第二热成像模块更低的热IR辐照度对第一成像模块进行优化。光子探测器FPA可以对MWIR敏感,并且微测热辐射计FPA可以对LWIR敏感。该方法可以进一步包括基于由光子探测器FPA和微测热辐射计FPA捕捉的辐射测量信息来确定对象的绝对温度。在一些实施例中,第一热图像具有比第二热图像更高的空间分辨率,并且方法进一步包括对第二热图像重新采样以在公共图像平面上与第一热图像对准。方法可以进一步包括通过将第一热图像的饱和像素替换为对应于饱和像素的重新采样的第二热图像的像素来生成组合图像。可选择的,方法可以进一步包括通过将第一热图像的饱和像素与对应于饱和像素的重新采样的第二热图像的像素进行混合来生成组合图像。本专利技术的范围由权利要求定义。通过考虑以下一个或多个实施例的详细描述,本领域技术人员将更加完整地理解本专利技术的实施例以及其附加优点的实现。将参考首要先简要描述的附图。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的包括IR成像模块的示例性红外(IR)成像设备。图2A-B示出了根据本专利技术实施例的IR成像设备的示例性IR成像模块。图3示出了根据本专利技术实施例的生成由IR成像模块捕捉的组合图像的示例性方法。图4A-B示出了根据本专利技术实施例的瞬时视场的示例性比较。图5示出了根据本专利技术实施例的基于由IR成像模块捕捉的图像生成组合图像的示例性流程图。图6示出了根据本专利技术实施例的基于由IR成像模块捕捉的图像来生成组合图像的示例性流程图。通过参考下面的详细描述可以最好地理解本专利技术的实施例及其优点。本文档来自技高网...
用于增强动态范围红外成像的系统和方法

【技术保护点】
一种设备,包括:第一热红外(IR)成像模块,配置为捕捉第一视场(FOV)的第一图像;第二热IR成像模块,配置为捕捉第二FOV的第二图像,所述第二FOV至少部分地与所述第一FOV重叠,与所述第一热IR成像模块相比,为更高的热IR辐照度而优化所述第二热IR成像模块;和处理系统,配置为:探测所述第一图像的饱和像素;确定与所述第一图像的所述饱和像素对应的所述第二图像的像素;和基于所述第一图像的非饱和像素和与所述第一图像的所述饱和像素对应的所述第二图像的所述像素生成组合图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.05 US 62/171,9621.一种设备,包括:第一热红外(IR)成像模块,配置为捕捉第一视场(FOV)的第一图像;第二热IR成像模块,配置为捕捉第二FOV的第二图像,所述第二FOV至少部分地与所述第一FOV重叠,与所述第一热IR成像模块相比,为更高的热IR辐照度而优化所述第二热IR成像模块;和处理系统,配置为:探测所述第一图像的饱和像素;确定与所述第一图像的所述饱和像素对应的所述第二图像的像素;和基于所述第一图像的非饱和像素和与所述第一图像的所述饱和像素对应的所述第二图像的所述像素生成组合图像。2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一热IR成像模块包括配置为用于高增益的第一微测热辐射计焦平面阵列(FPA),并且其中所述第二热IR成像模块包括配置为用于低增益的第二微测热辐射计FPA。3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一热IR成像模块包括光子探测器FPA,并且其中所述第二热IR成像模块包括微测热辐射计FPA。4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述光子探测器FPA对中波IR辐射(MWIR)敏感,其中所述微测热辐射计FPA对长波IR辐射(LWIR)敏感,并且其中所述处理系统还配置为基于由所述光子探测器FPA和所述微测热辐射计FPA捕捉的辐射测量信息确定对象的绝对温度。5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一热IR成像模块和所述第二热IR成像模块机械地和电子地集成。6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述处理系统配置为将所述第一图像和所述第二图像配准到公共图像平面。7.根据权利要求6所述的设备,其中,所述第一热IR成像模块具有比所述第二热IR成像模块更高的空间分辨率,并且其中所述处理系统配置为对所述第二图像进行重新采样以在所述公共图像平面上与所述第一图像对准。8.根据权利要求7所述的设备,其中,所述处理系统配置为通过将所述第一图像的所述饱和像素替换为对应于所述饱和像素的所述重新采样的第二图像的像素来生成所述组合图像。9.根据权利要求7所述的设备,其中,所述处理系统配置为通过将所述第一图像的所述饱和像素与对应于所述饱和像素的所述重新采样的第二图像的像素进行混合来生成所述组合图像。10.根据权利要求6所述的设备,其中,所述处理系统配置为在所述公共图像平面上使用所述第一图像的所述非饱和像素和所述第二图像...

【专利技术属性】
技术研发人员:V·L·阮N·霍根斯特恩
申请(专利权)人:菲力尔系统公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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