[發明專利]用于執行投影圖像到檢測到的紅外線(IR)輻射信息的對準的方法和系統

有效

• 申請號: 201380022069.8
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104272717B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: K·斯特蘭德瑪;H·喬森
• 申請（專利權）人: 前視紅外系統股份公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;H04N5/74;G06T3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 羅亞男

技術領域

本發明一般而言涉及，依賴于檢測到的來自對象場景的紅外線(IR)輻射信息，圖像到觀察的場景上的投影。更具體而言，本發明涉及投影圖像到檢測到的紅外線(IR)輻射信息的對準。

背景技術

在紅外線(IR)成像或熱成像的場中，常見的是利用IR成像系統，也稱為熱成像布置，例如以IR相機的形式，捕捉從觀察的場景發射的IR輻射，并且把IR輻射信息處理成通常在系統的顯示器上向用戶示出的可見光圖像。

與此相關的問題是成像系統的用戶難以區分并分析什么在顯示器上示出，因為代表IR輻射信息的圖像常常具有低分辨率并且顯示單元通常相當小。

IR成像系統的用戶可以選擇保存一個或多個圖像并且把它們傳送到另一單元，諸如計算機，用于隨后顯示。以這種方式，這一個或多個圖像可以在更大的顯示器上呈現。但是，這導致從IR輻射被檢測到的時刻到檢測到的信息向用戶呈現的時刻的延遲，換句話說，檢測到的信息的分析不能在現場執行。此外，用戶難以回顧性地把顯示在計算機上的信息關聯到IR輻射檢測已經執行的現實世界場景。

在IR相機和典型用例中，操作人員會想通過檢測對象的不同點或部分的溫度來分析觀察的場景中一個或多個對象或表面的特點。操作人員捕捉IR圖像，然后比較場景的IR圖像與現實世界場景。在這個過程中，操作人員必須通過比較在通常小的IR相機顯示器上顯示的內容與現實世界場景來把圖像信息翻譯或解釋成現實，以便理解顯示器上的圖像信息如何關聯到現實世界場景，其中會存在必然的努力、錯誤源和延遲。

有些相關技術通過提供IR檢測器或IR相機和可見光投影機的組合來解決這些問題，使得更大的可見圖像能夠在現場顯示，例如，該可見圖像投影到觀察的場景的平表面上。這種相關技術設計成依賴于IR輻射生成可見光圖像并且把IR輻射的可見解釋直接投影到觀察的場景上。由此使得有可能與觀察的場景更緊密關聯地使用IR輻射信息。

隨著技術發展以及更小構造部件可以獲得，小尺寸投影設備的生產變得日益普通。因此，這種“小型化”投影儀可以例如結合手持式設備，諸如具有成像能力或成像系統的移動通信設備，使用。這種發展也使得生產具有投影儀的手持式IR相機更可行。但是，在相關技術中，仍然需要開發用于集成IR相機和投影機的方法。

由于IR圖像形式的IR信息的捕捉以及作為IR圖像可見表示的可見圖像的投影是由不同且物理上分離的部件執行的，因此部件的光軸通常彼此有一定距離并且稱為視差的光學現象將發生。為了補償視差誤差，圖像必須對準。按照慣例，對準是通過成像系統中的光學元件，例如對焦透鏡或分束器，的調節來實現的。利用成像系統中光學或其它物理元件的對準需要成像系統中的空間并且會難以適合。此外，成像系統中附加或經過特別改裝的元件的包括造成更高的生產成本。

相關技術的例子

公開IR檢測器和可見光投影儀的結合的相關技術的例子在以下文檔中找到。

授予Cannamela的專利公開US 2008/0224041 A1公開了用于現實世界場景上的表面下異常檢測和圖像投影的方法和裝置。根據該公開內容的各方面，該方法包括利用檢測器確定在觀察的場景中表面之后一個位置的表面下異常的存在并且生成代表該異常的信號表示。該信號被發送到投影儀、轉換成該異常的可見表示并且投影到該表面上的其中該表面下異常在其后面存在的該表面上的位置處。

授予Qinetiq的專利公開US 7,579,592 B2公開了照明和成像系統及方法。根據該公開內容的各方面，熱手電筒包括IR相機和可見光發射器，布置成利用可見光照亮熱對象。IR信息轉換成可見光并且可見光投影到場景上。這個文檔公開了利用分束器進行對準的解決方案。

公開視差補償和/或圖像對準的相關技術的例子在以下文檔中找到。

在相機顯示器登記可見光相機模塊和紅外線相機模塊的獨立視場的方法和裝置在授予Johnson等人的文檔US 2006/0289772 Al中找到。US 2006/0289772 Al的登記需要諸如霍爾效應傳感器的傳感器。該文檔只公開了顯示在數字顯示器上的圖像之間的對準，并且沒有公開投影設備的使用。

文檔EP 2107799 A1 FLIR Systems AB公開了具有分別用于記錄IR圖像和可見圖像的兩個光學系統以及激光指示器的IR相機。與可見圖像和IR圖像之間的位移相關的一個或多個參數用來確定IR圖像中激光點相對于可見圖像中檢測到的位置的位移。該公開內容的目的是通過在數字顯示器上顯示的圖像的對準來確定激光點在紅外線圖像中的位置，并且沒有公開投影設備的使用。