用于红外相机中的寄生热补偿的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种红外相机，该红外相机包括包含像素阵列(102)的外壳(404)，其中像素阵列包括：形成图像传感器(103)的图像像素(104)，其被布置成接收来自图像场景的红外光；以及多个寄生热感测像素(105)，该多个寄生热感测像素被布置成从所述外壳(404)的内表面的不同部分接收红外光。分接收红外光。分接收红外光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于红外相机中的寄生热补偿的设备和方法
[0001]本专利申请要求于2018年6月8日提交的且已转让申请号为FR18/00587的法国专利申请的优先权，其内容通过引用结合于此。


[0002]本公开涉及红外相机领域，并且特别地涉及一种用于热成像(thermography)的设备和方法。

技术介绍

[0003]在热成像领域，红外(infrared,IR)相机(诸如微测辐射热计或冷却式IR成像设备)被用于捕获图像场景的热图像。这种IR相机通常包括形成像素阵列的IR敏感检测器布置。
[0004]像素阵列的每个像素将像素处的所测量的温度转换成相对应的电压信号，该电压信号由ADC(模数转换器)转换成数字输出信号。
[0005]每个像素处存在的温度是场景温度的函数，但也是各种其他热分量的函数，诸如像素阵列的基板的温度以及还有从其他热源接收的寄生热。基板温度通常在像素阵列上是相对均匀的，并且因此通常可以使用基板中的一个或多个温度传感器相对精确地对其进行估计。然而，由每个像素从其他来源接收的寄生热估计起来有挑战性得多，并且可能导致由每个像素测量的温度读数方面的相对较高的不精确性。事实上，虽然温度探头可以被添加到外壳，但是基于来自这种探头的读数来估计影响像素阵列的每个像素的寄生热是远远不准确的。因此，这种探头的使用不允许产生高精度的热图像，例如准确到几摄氏度以内。另外，这种温度探头是成本相对较高的部件。
[0006]因此，在本领域中存在对用于准确地估计和补偿由红外相机中的像素接收的寄生热的低成本解决方案的需求。

技术实现思路

[0007]本说明书的实施例的目的是至少部分解决现有技术中的一个或多个问题。
[0008]根据一个方面，提供了一种红外相机，包括包含像素阵列的外壳，其中像素阵列包括：形成图像传感器的图像像素，该图像像素被布置成接收来自图像场景的红外光；以及多个寄生热感测像素，该多个寄生热感测像素被布置成从所述外壳的内表面的不同部分接收红外光。例如，寄生热感测像素中的第一寄生热感测像素以不同于寄生热感测像素中的第二寄生热感测像素的方式定向，使得第一寄生热感测像素和第二寄生热感测像素从外壳的内表面的不同部分接收红外光。
[0009]根据一个实施例，红外相机还包括信号校正电路，该信号校正电路被配置为从多个寄生热感测像素接收读数，并基于所述读数对由所述图像传感器捕获的信号执行2D信号校正。
[0010]根据一个实施例，红外相机还包括非易失性存储器，该非易失性存储器存储用于
将读数转换成用于执行2D信号校正的校正值的转换矩阵。
[0011]根据一个实施例，第一寄生热感测像素被配置为仅从外壳的内表面的第一区直接接收红外光；并且第二寄生热感测像素被配置为仅从外壳的内表面的第二区直接接收红外光；并且第一区和第二区不重叠。
[0012]根据一个实施例，红外相机还包括被定位在寄生热感测像素上的至少一个部分光屏蔽件，该至少一个部分光屏蔽件部分地限制每个寄生热感测像素的视场。
[0013]根据一个实施例，至少一个部分光屏蔽件包括与每个寄生热感测像素相关联的至少一个开口，开口的位置与每个像素的热敏层错开。
[0014]根据一个实施例，至少一个部分光屏蔽件被布置成使得寄生热感测像素中的一个或多个仅接收反射的红外光。
[0015]根据一个实施例，像素阵列的像素中的每一个是包括悬挂在反射表面上的热敏膜的微测辐射热计；并且寄生热感测像素中将热敏膜与反射表面分离的距离不同于图像像素中将热敏膜与反射表面分离的距离。
[0016]根据一个实施例，红外相机还包括至少一个壁，该至少一个壁邻近寄生热感测像素中的一个或多个形成，并且阻挡处于某些角度的红外光落在所述一个或多个寄生热感测像素上。
[0017]根据另外的方面，提供了一种通过处理设备校正由红外相机的像素阵列的图像传感器捕获的图像的方法，该方法包括：接收来自像素阵列的多个寄生热感测像素的读数，寄生热感测像素被布置成从IR相机的外壳的内表面的不同部分接收红外光；以及基于读数校正由图像传感器捕获的信号。例如，寄生热感测像素中的第一寄生热感测像素以不同于寄生热感测像素中的第二寄生热感测像素的方式定向，使得第一寄生热感测像素和第二寄生热感测像素从外壳的内表面的不同部分接收红外光。
[0018]根据一个实施例，基于读数校正由图像传感器捕获的信号包括将读数转换成用于执行信号的2D信号校正的校正值，该转换基于一个或多个转换矩阵。
[0019]根据一个实施例，将读数转换成校正值包括：使用第一转换矩阵将读数转换成从外壳的内表面的模型的多个区域中的每一个接收的光通量的估计，每个区域被认为具有均匀的温度；以及使用第二转换矩阵将从多个区域中的每一个接收的光通量的估计转换成像素校正值。
[0020]根据一个实施例，外壳的内表面的模型是圆顶。
[0021]根据另一方面，提供了一种被配置为实施上述方法的处理设备。
[0022]根据另一方面，提供了一种存储计算指令的非暂时性存储介质，这些计算指令用于在由处理设备执行时实施上述方法。
[0023]根据又一方面，提供了一种校准红外相机的方法，该红外相机包括容纳在外壳中的像素阵列，该像素阵列具有图像传感器和被布置成从外壳的内表面的不同部分接收红外光的一个或多个寄生热感测像素，该方法包括：由处理设备从所述寄生热感测像素中的每一个和从像素阵列的每个像素接收一个或多个读数；以及由处理设备基于所述一个或多个读数生成用于将来自寄生热感测像素的读数转换成用于对由图像传感器捕获的信号执行2D信号校正的像素校正值的一个或多个转换矩阵。例如，生成一个或多个转换矩阵包括：由处理设备基于每个像素的响应度的假设，为图像传感器的每个图像像素和寄生热传感像素
中的每一个确定基于每个像素相对于内表面的多个区域中的每一个的集光率的相对传递函数。例如在区域中的每一个的表面贡献和由寄生热感测像素和由图像像素接收的光通量之间确定相对传递函数。这例如对应于每个像素和多个区域之间的集光率。例如，假设所有像素在其针对具有给定功率的给定接收光通量和针对给定立体角所生成的电压方面具有相同的响应。如本领域技术人员所知，在光学领域，集光率定义了光在面积和角度方面扩散的程度。
[0024]根据一个实施例，生成一个或多个转换矩阵还包括：确定图像像素中的每一个和寄生热感测像素中的每一个的响应度。例如，这包括针对相同立体角确定每个像素的相对响应度。对于图像传感器的图像像素，例如使用两点非均匀性校正来确定响应度。
[0025]根据一个实施例，通过在所述像素阵列的像素的视场中放置黑体，并在至少两个不同温度下从所述寄生热感测像素获取读数，来确定寄生热感测像素的响应度。
[0026]根据一个实施例，基于每个像素的集光率确定相对传递函数包括至少部分地由处理设备定义包括具有均匀温度的多个区域的所述外壳的内表面的模型，并且由处理设备基于相机外壳和像素阵列的几何形状计算每个像素相对于所述模型的区域中的每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种红外相机，包括包含像素阵列(102)的外壳(404)，其中所述像素阵列包括：形成图像传感器(103)的图像像素(104)，所述图像像素被布置成接收来自图像场景的红外光；以及多个寄生热感测像素(105)，所述寄生热感测像素中的第一寄生热感测像素以不同于所述寄生热感测像素中的第二寄生热感测像素的方式定向，使得所述第一寄生热感测像素和第二寄生热感测像素从所述外壳(404)的内表面的不同部分接收红外光。2.根据权利要求1所述的红外相机，还包括信号校正电路(112)，所述信号校正电路被配置为从所述多个寄生热感测像素(105)接收读数(P
R
)，并基于所述读数对由所述图像传感器(103)捕获的信号(I
B
)执行2D信号校正。3.根据权利要求2所述的红外相机，还包括非易失性存储器(114)，所述非易失性存储器存储用于将所述读数(P
R
)转换成用于执行所述2D信号校正的校正值的转换矩阵(M
Cpix
)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的红外相机，其中：所述第一寄生热感测像素被配置为仅从所述外壳(404)的内表面的第一区直接接收红外光；并且所述第二寄生热感测像素被配置为仅从所述外壳(404)的内表面的第二区直接接收红外光；并且所述第一区和所述第二区不重叠。5.根据权利要求1至4中任一项所述的红外相机，还包括被定位在所述寄生热感测像素上(105)的至少一个部分光屏蔽件(508，602)，所述至少一个部分光屏蔽件部分地限制每个寄生热感测像素(105)的视场。6.根据权利要求5所述的红外相机，其中所述至少一个部分光屏蔽件(602)包括与每个寄生热感测像素(105)相关联的至少一个开口(604)，所述开口的位置与每个像素的热敏层错开。7.根据权利要求5所述的红外相机，其中所述至少一个部分光屏蔽件(508)被布置成使得所述寄生热感测像素中的一个或多个仅接收反射的红外光。8.根据权利要求1至7中任一项所述的红外相机，其中：所述像素阵列(102)的像素(104，105)中的每一个是包括悬挂在反射表面(510)上的热敏膜(502...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰，
申请(专利权)人：灵锐得公司，
类型：发明
国别省市：