辐射成像制造技术

一种通过未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法，所述方法包括以下步骤：根据不同捕获条件组捕获第一图像和第二图像，获得表征所述捕获条件组之间的差异的运动矩阵，获得表征所述第一图像和第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵，并获得系统增益，并通过对所述系统增益、运动矩阵和点扩散函数矩阵进行求逆来计算漂移；以及通过对所述系统增益、运动矩阵、点扩散函数矩阵和所述第一图像和第二图像进行求逆来计算校准的图像。

Radiography

A method for generating calibrated radiation images by an uncalibrated or partially calibrated thermal imaging device includes the following steps: capturing the first and second images according to different capture condition groups, obtaining a motion matrix representing the difference between the capture condition groups, obtaining a point spread function matrix representing the ambiguity conditions of the first image and the second image, and obtaining a point spread function matrix representing the ambiguity conditions of the first image and the second image. The system gain is obtained, and drift is calculated by inversing the system gain, motion matrix and point spread function matrix, and the calibrated image is calculated by inversing the system gain, motion matrix, point spread function matrix and the first image and the second image.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辐射成像
本专利技术涉及成像系统，特别是涉及红外成像装置方法，更具体地，涉及通过校准热图像来获得辐射图像的装置和方法。
技术介绍
在[1]中公开了基于非制冷微测辐射热计的热焦平面阵列(Uncooledmicro-bolometersbasedthermalfocalplanearray,UC-FPA)，其为IR检测开辟了新的机会。US-FPA的特征在于体积小、功耗更低且价格低廉。因此，基于US-FPA的相机在许多军事和商业应用中可用作热成像装置[2]。UC-FPA的便携性允许将基于US-FPA的相机安装在微型无人驾驶飞行器上，这对于农业和环境监测非常有吸引力。在[3]中公开了农作物的辐射测绘。尽管相机安装有保护罩，但FPA温度受风速的影响，并且在一定程度上受到与云层相关的辐射水平的变化的影响。来自表面的对流取决于流体速度[4]。因此，FPA温度的变化可以通过相机周围的可变风速来解释，其中包络温度影响FPA温度[2]。表面温度还取决于由于辐射平衡而与环境的热交换[4]。FPA温度的漂移限制了从热成像相机获得辐射图像的可能性。因此，校准相机响应以稳定相机读数是重要的挑战。典型的微测辐射热计包括两个主要部分：通过热辐射加热的吸收器和电阻随温度变化的温度计。微测辐射热计读数(r(x,y))是电压或电流值[1]。所获得的读数被转换为灰度信号。微测辐射热计的热隔离允许热感测，而无需昂贵的冷却负担。因此，存在长期而未满足的需求，提供基于US-FPA的相机，其被配置用于通过校准热图像来获得辐射图像。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是公开一种校准热成像装置的增益值的方法，所述热成像装置包括多个非制冷微测辐射热计的焦平面阵列。上述方法包括以下步骤：(a)借助于所述热焦平面阵列在第一组捕获条件下捕获感兴趣的对象的第一图像y1；(b)将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件；(c)借助于所述热焦平面阵列在第二组捕获条件下捕获所述感兴趣的对象的第二图像y2；(d)获得表征所述第一组捕获条件和第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；(e)分别获得表征所述第一图像和第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]和[A2]；(f)通过与所述运动矩阵[M(Δ)]和点扩散函数矩阵[A1]、[A2]和增益[G]相关的求逆过程来计算漂移；以及(g)通过对所述运动矩阵[M(Δ)]和所述点扩散函数矩阵、[A1]、[A2]、增益[G]以及所述第一图像y1和第二图像y2进行求逆来计算校准的图像。本专利技术的另一目的是公开将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件的步骤包括选自由以下组成的组中的动作：将所述热成像装置散焦、空间移动所述热成像装置、将像差元件引入所述热成像装置、以及上述任何组合。本专利技术的另外的目的是公开空间不变的增益值。本专利技术的另外的目的是公开一种方法，所述方法包括校正所获得图像的灰度的步骤。本专利技术的另外的目的是公开在光谱范围捕获所述第一图像y1和第二图像y2的步骤，所述光谱范围选自由以下组成的组：紫外光谱范围、可见光谱范围、近红外光谱范围、中红外光谱范围、远红外光谱范围及其任何组合。本专利技术的另外的目的是公开一种自校准热成像装置，包括：(a)热焦平面阵列，所述热焦平面阵列还包括多个非制冷微测辐射热计；(b)光学透镜，被配置用于在所述热焦平面阵列处产生图像；(c)图像处理单元，被配置用于：(i)获得表征所述第一组捕获条件和第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；(ii)分别获得表征所述第一图像和第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]和[A2]；(ii)获得相机增益[G]；(iv)通过对所述运动矩阵[M(Δ)]和点扩散函数矩阵[A1]和[A2]、以及相机增益[G]进行求逆来计算漂移；(iv)通过对所述运动矩阵[M(Δ)]、所述点扩散函数矩阵[A1]和[A2]以及所述第一图像y1和第二图像y2进行求逆来计算校准的图像。上述步骤构成自校准过程。所公开的方法可以应用于两个以上的不同图像。本专利技术的另外的目的是公开一种装置，其中至少满足以下：(a)所述光学透镜具有可变焦距；(b)所述装置相对于待成像对象在空间上可移动；(c)所述装置包括配置用于将像差引入所述热成像装置的光学元件及其任何组合。本专利技术的另外的目的是公开一种从未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法。上述方法包括以下步骤：(a)借助于所述热焦平面阵列在改变捕获条件的情况下捕获感兴趣的对象的多个图像y1...yn；(b)获得表征每个捕获图像的所述捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；(c)分别获得表征每个捕获图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]...[An]；(d)获得系统增益[G]；(e)通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[Μi(Δ)]和点扩散函数矩阵[A1]...[An]进行求逆来计算漂移；(f)通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[Μ(Δ)]、点扩散函数矩阵[A1]...[An]和所述图像y1...yn进行求逆来计算校准的图像。本专利技术的另外的目的是公开一种自校准热成像装置，包括：(a)热焦平面阵列，所述热焦平面阵列还包括多个非制冷微测辐射热计；(b)光学透镜，被配置用于在所述热焦平面阵列处产生图像；(c)图像处理单元，被配置用于(i)借助于所述热焦平面阵列在改变捕获条件的情况下捕获感兴趣的对象的多个图像y1...yn；(ii)获得表征每个捕获图像的所述捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；(iii)分别获得表征每个捕获图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]...[An]；(iv)获得系统增益[G]；(v)通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[Μ(Δ)]和点扩散函数矩阵[A1]...[An]进行求逆来计算漂移；(vi)通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[Μ(Δ)]、点扩散函数矩阵[A1]...[An]和所述图像y1...yn进行求逆来计算校准的图像。应当注意，可以在获得来自诸如图像配准之类的过程的内部数据或者来自诸如位置传感器的外部数据或任何组合之后，完成获得[Mi]矩阵。此外，应注意，根据需要的过程可以从矩阵代数推广到算子微积分，以支持可能包括非线性步骤的估计过程。本专利技术的另外的目的是公开一种从在不稳定条件下捕获的热图像恢复辐射图像的方法。上述方法包括以下步骤：(a)捕获多个N组热图像；每组包括至少两个图像；所述组内的图像的特征在于相对于彼此改变捕获条件；(b)假设对于图像中的每对i，xi＝sharpest{yi0,...yiL}；(c)指定辐射图像{x}＝{x}0和{y}；通过回归分析获得增益G1的更新值和漂移d1的更新值；(d)指定在步骤c获得的G＝G1、d＝dl和{y}；固定G；获得更新的{x}1和d；(e)用{x}＝{x}1和{y}返回步骤c，通过回归分析获得更新的增益值G2和更新的漂移值d2；(f)通过循环步骤c至d，直到实现成本函数S(G,d,x)最小化的收敛，获得多个N个恢复的辐射图像。本专利技术的另外的目的是公开一种方法，所述方法包括改变所述第一图像和第二图像的捕获条件的步骤，还包括选自由以下组成的组中的动作：将所述热成像装置散焦、在空间上移动所述热成像装置、将像差元件引入所述热成像装置及其任何组合。本专利技术的另外的目的是公开在光谱范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法，所述方法包括多个非制冷微测辐射热计的热焦平面阵列；所述方法包括以下步骤：a.借助于所述热焦平面阵列在第一组捕获条件下捕获感兴趣的对象的第一图像y1；b.将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件；c.借助于所述热焦平面阵列在所述第二组捕获条件下捕获所述感兴趣的对象的第二图像y2；d.获得表征所述第一组捕获条件和所述第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；e.分别获得表征所述第一图像和所述第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]和[A2]；f.获得系统增益[G]；g.通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[M(Δ)]以及点扩散函数矩阵[A1]和[A2]进行求逆来计算漂移；h.通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[M(Δ)]、点扩散函数矩阵[A1]和[A2]以及所述第一图像y1和所述第二图像y2进行求逆来计算校准的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.20 US 62/364,335;2016.11.14 US 62/421,3901.一种从未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法，所述方法包括多个非制冷微测辐射热计的热焦平面阵列；所述方法包括以下步骤：a.借助于所述热焦平面阵列在第一组捕获条件下捕获感兴趣的对象的第一图像y1；b.将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件；c.借助于所述热焦平面阵列在所述第二组捕获条件下捕获所述感兴趣的对象的第二图像y2；d.获得表征所述第一组捕获条件和所述第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；e.分别获得表征所述第一图像和所述第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]和[A2]；f.获得系统增益[G]；g.通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[M(Δ)]以及点扩散函数矩阵[A1]和[A2]进行求逆来计算漂移；h.通过对所述系统增益[G]、运动矩阵[M(Δ)]、点扩散函数矩阵[A1]和[A2]以及所述第一图像y1和所述第二图像y2进行求逆来计算校准的图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件的所述步骤，包括选自由以下组成的组中的动作：将所述热成像装置散焦、在空间上移动所述热成像装置、将像差元件引入所述热成像装置、以及上述动作的任何组合。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增益值是空间不变的。4.根据权利要求1所述的方法，包括校正所述第一图像和所述第二图像的灰度的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其中，包括在光谱范围捕获所述第一图像y1和所述第二图像y2的步骤，所述光谱范围选自由以下组成的组：紫外光谱范围、可见光谱范围、近红外光谱范围、中红外光谱范围、远红外光谱范围、及其任何组合。6.一种自校准热成像装置，包括：a.热焦平面阵列，所述热焦平面阵列还包括多个非制冷微测辐射热计；b.光学透镜，被配置用于在所述热焦平面阵列处产生图像；c.图像处理单元，被配置用于i.获得表征所述第一组捕获条件和所述第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；ii.分别获得表征所述第一图像和所述第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]和[A2]；iii.获得相机增益[G]；iv.通过对所述相机增益[G]、运动[M(Δ)]以及点扩散函数矩阵[A1]和[A2]进行求逆来计算漂移；v.通过对所述相机增益[G]、运动[M(Δ)]、点扩散函数矩阵[A1]和[A2]以及所述第一图像y1和所述第二图像y2进行求逆来计算校准的图像。7.根据权利要求6所述的装置，其中，至少满足以下：a.所述光学透镜具有可变焦距；b.所述装置相对于待成像对象在空间上可移动；c.所述装置包括光学元件，所述光学元件被配置用于将像差引入所述热成像装置；及其任何组合。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述增益值是空间不变的。9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述图像处理单元被配置用于校正所述第一图像和所述第二图像的灰度。10.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光学透镜被配置用于在光谱范围捕获所述第一图像y1和所述第二图像y2的步骤，所述光谱范围选自由以下组成的组：紫外光谱范围、可见光谱范围、近红外光谱范围、中红外光谱范围、远红外光谱范围及其任何组合。11.一种从未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法，所述方法包括多个非制冷微测辐射热计的热焦平面阵列；所述方法包括以下步骤：a.借助于所述热焦平面阵列，在改变捕获条件的情况下来捕获感兴趣的对象的多个图像y1...yn；b.获得表征每个捕获图像的所述捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μi(Δ)]；c.分别获得表征每个捕获图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A1]...[An]；d.获得系统增益[G]；e.通过对所述系统增益[G]、运动[Μi(Δ)]和点扩散函数矩阵[A1]...[An]进行求逆来计算漂移；...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊夫塔奇·克拉普，尼尔·索琴，沙哈·帕皮尼，
申请(专利权)人：以色列国家农业和农村发展农业研究组织沃尔坎尼中心，特拉维夫大学拉莫特有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL