用于红外成像装置的非均匀性校正技术制造方法及图纸

公开了用于对红外成像装置执行非均匀性校正（NUC）的各种技术。可获得并处理有意模糊的图像帧，以对与所述红外成像装置的红外传感器相关的FPN进行校正（例如，在一个实施例中，为随机空间不相关的FPN）。有意模糊的图像可用于区分与所述红外传感器相关的FPN和期望的场景信息。有利的是，这种技术的实施无需使用快门来执行所述红外成像装置的平场校正。

Nonuniformity correction technology for infrared imaging device

Various technologies for performing non-uniformity correction (NUC) for infrared imaging devices are disclosed. Intentionally blurred image frames can be obtained and processed to correct the FPN associated with the infrared sensor of the infrared imaging device (for example, in one embodiment, a random space independent FPN). Intentionally blurred images can be used to distinguish FPN and desired scene information related to the infrared sensor. Advantageously, the implementation of this technique does not require the use of a shutter to perform the flat field correction of the infrared imaging device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于红外成像装置的非均匀性校正技术相关申请的交叉引用本申请要求申请号为61/545,056、2011年10月7日提交的、题为“用于红外成像装置的非均匀性校正技术”的美国临时专利申请的权益，通过引用的方式将其整体合并于此。本申请还要求申请号为61/495,873、2011年6月10日提交的、题为“红外摄像机封装系统和方法（INFRAREDCAMERAPACKAGINGSYSTEMSANDMETHODS）”的美国临时专利申请的权益，通过引用的方式将其整体合并于此。本申请还要求申请号为61/495,879、2011年6月10日提交的、题为“红外摄像机系统架构（INFRAREDCAMERASYSTEMARCHITECTURES）”的美国临时专利申请的权益，通过引用的方式将其整体合并于此。本申请还要求申请号为61/495,888、2011年6月10日提交的、题为“红外摄像机校准技术（INFRAREDCAMERACALIBRATIONTECHNIQUES）”的美国临时专利申请的权益，通过引用的方式将其整体合并于此。
本专利技术的一个或者多个实施例总体上涉及成像装置，更具体的，例如，涉及红外成像装置的噪声消除。
技术介绍
红外成像装置（例如，热成像仪）通常会受到各种类型的噪声的影响，例如，高空间频率固定模式噪声（FPN）。某些FPN可能与红外传感器的行和/或列有关。例如，以列噪声形式出现的FPN噪声可能由列放大器中的变化所导致，并且该FPN噪声可能包括1/f分量。这种列噪声能够抑制区分垂直FPN和场景所期望的垂直特性的能力。其他FPN可能在空间上不相关，例如，由像素到像素的信号漂移引起的噪声，该噪声可能也包括1/f分量。一种常规的移除FPN的方法依赖于内部或者外部的快门，将快门选择性的放置在红外成像装置的红外传感器的前面，以提供基本上均匀的场景。当将快门放置在红外传感器的前面时，可基于捕获的基本上均匀的场景图像对红外传感器进行校正。不幸的是，这种快门易于发生机械故障，并且具有潜在的非均匀性（例如，由温度变化或者其他因素引起的），这使得它难以实现。此外，在期望具有小的形状因数的红外成像装置的应用中，快门会增加该装置的尺寸和成本。
技术实现思路
公开了各种用于对红外成像装置进行非均匀性校正（NUC）的技术。可获得并处理有意模糊的图像帧，以对与红外成像装置的红外传感器相关的FPN进行校正（例如，在一个实施例中，为随机空间不相关的FPN）。有意模糊的图像可用于区分与红外传感器相关的FPN和期望的场景信息。有利的是，这种技术的实施无需使用快门来执行红外成像装置的平场校正（flatfieldcorrection）。在一个实施例中，可通过对移动场景的多个图像帧（例如，当所述场景和/或红外成像装置运动时捕获的图像帧）进行累加来获得模糊的图像帧。在另一个实施例中，可通过有意地使红外成像装置的光学元件或者其他部件散焦来获得模糊的图像帧。在各种实施例中，可以以迭代的方式来处理模糊的图像帧，以确定要应用于捕获的图像帧的合适的NUC项（例如，其可以是用于校正空间不相关的FPN的值，以及进一步用于校正空间相关的FPN的值）以及行和列的FPN项（例如，其可以是用于校正空间相关的FPN的值），从而减少由所述红外成像装置提供的图像帧中的噪声。在一个实施例中，一种用于从由红外成像装置捕获的图像帧中消除噪声的方法，包括：接收有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声；对所述模糊的图像帧进行处理，以确定多个非均匀性校正（NUC）项以减少包括空间不相关的固定模式噪声（FPN）的噪声的一部分；以及将所述NUC项应用到所述捕获的图像帧。在一个实施例中，一种装置，包括：红外成像装置，其包括多个适于捕获图像帧的红外传感器；以及处理器，其适于处理有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声，其中，所述处理器适于：使用所述模糊的图像帧来确定多个非均匀性校正（NUC）项以消除包括空间不相关的固定模式噪声（FPN）的噪声的一部分，以及将所述NUC项应用到所述捕获的图像帧。在一个实施例中，一种用于从由红外成像装置捕获的图像帧中消除噪声的方法，包括：接收有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声；对所述模糊的图像帧进行处理，以确定多个空间相关的固定模式噪声（FPN）项以消除包括与所述红外成像装置的红外传感器的行或者列相关的空间相关的FPN的噪声的一部分；以及将所述空间相关的FPN项应用到所述捕获的图像帧。在一个实施例中，一种装置，包括：红外成像装置，其包括多个适于捕获图像帧的红外传感器；以及处理器，其适于处理有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声，其中，所述处理器适于：使用所述模糊的图像帧来确定多个空间相关的固定模式噪声（FPN）项以消除包括与所述红外成像装置的红外传感器的行或者列相关的空间相关的FPN的噪声的一部分，以及将所述空间相关的FPN项应用到所述捕获的图像帧。本专利技术的范围由权利要求书限定，通过引用的方式将这部分合并于此。通过考虑下面对一个或者多个实施例的详细描述，将会向本领域技术人员提供对本专利技术实施例以及其中附加的优点的实现的更加完整的理解。下面将参考首先会简要描述的附图。附图说明图1示出了根据本公开实施例的、被配置为在主机装置中实现的红外成像模块。图2示出了根据本公开实施例的、装配后的红外成像模块。图3示出了根据本公开的实施例的、并列地置于插座之上的红外成像模块的分解图。图4示出了根据本公开的实施例的、包括红外传感器阵列的红外传感器组件的结构图。图5示出了根据本公开实施例的、确定NUC项的各种操作的流程图。图6示出了根据本公开实施例的相邻像素之间的差值。图7示出了根据本公开实施例的平场校正技术。图8示出了根据本公开实施例的、应用在图像处理途径（pipeline）中的图5的各种图像处理技术和其他操作。图9示出了根据本公开实施例的时域噪声消除过程。图10示出了根据本公开实施例的、图6的图像处理途径的几个过程的具体的实施细节。图11示出了根据本公开实施例的、在像素的邻近区域（neighborhood）中的空间相关的FPN。通过参考下面的详细说明，将会更好的理解本专利技术的实施例及其优点。应当理解的是，相同的参考数字用于表示一副或者多副附图中的相同元件。具体实施方式图1示出了根据本公开实施例的、被配置为在主机装置102中实现的红外成像模块100（例如，红外照相机或者红外成像装置）。在一个或者多个实施例中，可根据晶片级封装技术或者其他封装技术，实现具有小的形状因数的红外成像模块100。在一个实施例中，红外成像模块100可被配置为在小型的便携式主机装置102中实现，例如，移动电话、平板计算装置、便携式计算装置、个人数字助理、可见光照相机、音乐播放器或者任何其他合适的移动装置。就这方面而言，红外成像模块100可用于向主机装置102提供红外成像功能。例如，红外成像模块100可被配置为捕获、处理和/或以其它方式管理红外图像，并将该红外图像提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从由红外成像装置捕获的图像帧中消除噪声的方法，所述方法包括：接收有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声；为模糊的图像帧的每行确定相应的行固定模式噪声(FPN)校正项；为模糊的图像帧的每列确定相应的列固定模式噪声校正项；将行固定模式噪声校正项和列固定模式噪声校正项应用到模糊的图像帧，以提供校正的模糊的图像帧；对所述校正的模糊的图像帧进行处理，以确定多个非均匀性校正(NUC)项以减少包括空间不相关的固定模式噪声(FPN)的噪声的一部分；以及将所述NUC项应用到所述捕获的图像帧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.10 US 61/495,873;2011.06.10 US 61/495,879;1.一种用于从由红外成像装置捕获的图像帧中消除噪声的方法，所述方法包括：接收有意模糊的图像帧，其中，所述模糊的图像帧包括与场景相关的模糊的热图像数据和由所述红外成像装置引入的噪声；为模糊的图像帧的每行确定相应的行固定模式噪声(FPN)校正项；为模糊的图像帧的每列确定相应的列固定模式噪声校正项；将行固定模式噪声校正项和列固定模式噪声校正项应用到模糊的图像帧，以提供校正的模糊的图像帧；对所述校正的模糊的图像帧进行处理，以确定多个非均匀性校正(NUC)项以减少包括空间不相关的固定模式噪声(FPN)的噪声的一部分；以及将所述NUC项应用到所述捕获的图像帧。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对在所述红外成像装置相对于所述场景的至少一部分运动时捕获的一组图像帧进行累加，以提供所述有意模糊的图像帧。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述运动是为了进行NUC校正而由用户启动的所述红外成像装置的运动。4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：检测所述运动；以及根据检测到的运动选择所述一组图像帧。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述检测所述运动包括评估所述图像帧的像素。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述检测所述运动包括监测运动传感器。7.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在进行所述累加之前，对所述捕获的图像帧进行时域滤波。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述时域滤波包括：将第一图像帧与第二图像帧进行比较；以及根据所述第一图像帧和第二图像帧中的相应像素的邻近区域所表现出的平均变化来检测运动。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：有意地使所述红外成像装置散焦；以及当所述红外成像装置被散焦时，从所述场景中捕获所述模糊的图像帧。10.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述模糊的图像帧进行处理包括：根据相邻像素的值，为所述模糊的图像帧的每个像素确定局部反差值；以及根据所述局部反差值确定所述NUC项。11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对所述模糊的图像帧应用高通滤波器，以在确定所述NUC项之前，实质上从所述模糊的图像帧中消除所述模糊的热图像数据。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述高通滤波器是具有第一内核的第一高通滤波器，所述方法进一步包括：将所述NUC项应用到所述模糊的图像帧；在应用所述NUC项之后，对所述模糊的图像帧应用第二高通滤波器以消除所述模糊的图像帧中的附加的模糊的热图像数据，其中，所述第二高通滤波器具有大于所述第一内核的第二内核，以识别与所述第一内核相比具有较低空间频率的噪声；以及处理所述模糊的图像帧以更新所述NUC项，从而减少包括空间相关的FPN的噪声的一部分。13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：确定所述模糊的图像帧中的局部反差值；以及不将与所述局部反差值相关的像素用于对所述NUC项的确定，以防止将与所述场景相关的模糊的热图像数据引入到所述NUC项中。14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在NUC项之后，将行和列FPN校正项应用于校正的捕获的图像帧。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述场景是所述红外成像装置所位于的环境。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述红外成像装置适于在移动装置中实现。17.根据权利要求1所述的方法，其中，由与所述红外成像装置通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·霍根斯特恩，T·R·赫尔特，K·斯特兰德玛，P·布朗热，B·夏普，E·A·库尔特，
申请(专利权)人：菲力尔系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US