[發(fā)明專利]用于紅外相機的平場校正系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880062374.2
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN111133755B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·科斯切娃;J·賈德納
• 申請（專利權(quán)）人: 泰立戴恩菲力爾有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 閻娬斌;匡麗娟

提供了各種技術(shù)來執(zhí)行紅外相機的平場校正(FFC)。在一個示例中，一種系統(tǒng)包括紅外相機的焦平面陣列(FPA)，其被配置為響應(yīng)于由FPA通過紅外相機的光路接收的紅外輻射來捕獲熱圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括被配置為存儲一組補充FFC值的存儲器。該系統(tǒng)還包括處理器，該處理器被配置為至少基于紅外相機的內(nèi)部部件的溫度和/或溫度變化速率來確定縮放因子；基于縮放因子和一組補充FFC值生成經(jīng)縮放的一組補充FFC值；并將經(jīng)縮放的一組補充FFC值應(yīng)用于熱圖像數(shù)據(jù)，以調(diào)整與第一光路至少一部分關(guān)聯(lián)的非均勻性。

相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求于2017年7月27日提交且題為“用于紅外相機的平場校正系統(tǒng)和方法(FLAT FIELD CORRECTION SYSTEMS AND METHODS FOR INFRARED CAMERAS)”的美國臨時專利申請第62/537,648號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及熱成像系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于校準熱成像設(shè)備(例如焦平面陣列)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

檢測紅外輻射的焦平面陣列(FPA)在本領(lǐng)域中是周知的，并且被紅外相機用于提供熱圖像。例如，穿過紅外相機的光路的紅外輻射被FPA的紅外檢測器接收，F(xiàn)PA的紅外檢測器提供用于二維圖像的像素的熱圖像數(shù)據(jù)。

由于各個紅外檢測器對入射紅外輻射的響應(yīng)非均勻，因此FPA提供的熱圖像質(zhì)量可能會下降。導(dǎo)致性能下降的因素可以包括，例如，各個紅外檢測器的物理特性(即尺寸和位置)、紅外輻射吸收系數(shù)、電阻、電阻溫度系數(shù)(TCR)、熱容和/或?qū)嵯禂?shù)的變化。來自周圍機械部件的非均勻場外紅外輻射也會降低FPA性能。因為與由于入射紅外輻射引起的實際響應(yīng)的大小相比，該非均勻性的大小可能較大，所以通常使用各種技術(shù)來補償該非均勻性并獲得期望的信噪比。

例如，可以通過將快門(即，光學(xué)遮擋，也稱為校準標記)插入紅外相機的光路中，在一個或多個水平的光子通量上校準FPA?？梢哉{(diào)節(jié)快門的溫度以模仿FPA檢測的熱黑體。FPA攝取快門的一個或多個數(shù)據(jù)幀或快照以校準其響應(yīng)，然后可以使用收集的數(shù)據(jù)來校準FPA以提供更均勻的響應(yīng)。通常將快門位置選擇為盡可能靠近FPA(即，在FPA和透鏡之間)，以減小快門尺寸，并且從而提供更緊湊的紅外相機。

盡管上述快門校準技術(shù)允許針對快門和FPA之間的光路部分對FPA進行校準，但它無法校準FPA來校正快門葉片的和由光路的其他部分(包括例如，透鏡、窗、安裝硬件或可能在快門前面(即不在快門和FPA之間)實現(xiàn)的紅外相機的其他部件)引起的場外紅外輻射的熱非均勻性。由于使FPA檢測到的熱圖像數(shù)據(jù)輻射測量失真，這樣的非均勻性可能進一步降低FPA性能。因此，需要一種校準紅外相機內(nèi)的FPA的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容

一個或多個實施例可用于提供用于紅外相機的平場校正(FFC)。例如，可以校準紅外相機的紅外檢測器以確定FFC值，該FFC值可以用于校正與紅外相機的光路關(guān)聯(lián)的非均勻性。還可以確定補充平場校正(SFFC或補充FFC)值，并將其應(yīng)用于熱圖像數(shù)據(jù)，以進一步校正這樣的非均勻性。在一些方面，可以將縮放因子應(yīng)用于補充FFC值，以基于紅外相機和/或其部件(例如焦平面陣列、透鏡、殼體等)的溫度和/或溫度變化速率來調(diào)整補充FFC值?？梢栽诓煌臅r間實例上應(yīng)用不同的縮放因子。例如，可以響應(yīng)于溫度和/或溫度變化速率的變化(例如，由一個或多個溫度傳感器進行測量)，實時地或近實時地調(diào)整所應(yīng)用的縮放因子。

在一個實施例中，一種系統(tǒng)包括紅外相機的FPA，其被配置為響應(yīng)于由FPA通過紅外相機的第一光路接收的紅外輻射來捕獲熱圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括被配置為存儲一組SFFC值的存儲器。該系統(tǒng)還包括處理器，該處理器被配置為確定紅外相機的內(nèi)部部件的溫度。該處理器還被配置為至少基于內(nèi)部部件的溫度和/或溫度變化速率來確定縮放因子。該處理器還被配置為至少基于縮放因子和一組SFFC值來生成經(jīng)縮放的一組SFFC值。該處理器還被配置為將經(jīng)縮放的一組SFFC值應(yīng)用于熱圖像數(shù)據(jù)，以調(diào)整與第一光路的至少一部分關(guān)聯(lián)的非均勻性。