具有間歇圖像捕獲的熱成像相的制造方法
【專利摘要】為了場景的長期監(jiān)測而間歇性捕獲場景的熱圖像的熱成像相機(jī)。在時(shí)間延遲間隔的每個(gè)間隔之后和/或在檢測到場景中的熱能中的閾值變化時(shí)，可捕獲熱圖像。
【專利說明】具有間歇圖像捕獲的熱成像相機(jī)
【背景技術(shù)】
[0001]熱成像相機(jī)使用在各種情況下。例如，在對(duì)熱檢查設(shè)備進(jìn)行維修檢查期間經(jīng)常會(huì)使用熱成像相機(jī)。示例性設(shè)備可以包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械、配電盤、或成排的斷路器以及其它類型的設(shè)備。熱檢查可以檢測諸如過熱的機(jī)械或電氣元件的設(shè)備熱點(diǎn)，從而有助于確保在產(chǎn)生更嚴(yán)重的問題之前及時(shí)維修或更換過熱設(shè)備。
[0002]根據(jù)相機(jī)的配置，熱成像相機(jī)也可對(duì)同一物體產(chǎn)生可見光圖像。相機(jī)例如能夠以協(xié)同的方式顯示紅外圖像和可見光圖像，以幫助操作員解譯由熱成像相機(jī)所產(chǎn)生的熱圖像。不同于通常在不同物體之間提供良好對(duì)比度的可見光圖像，通常難以識(shí)別和區(qū)分熱圖像中與真實(shí)場景相比的不同特征。為此，操作員會(huì)依賴可見光圖像來幫助解譯和聚集熱圖像。
[0003]在一些情況下，熱成像相機(jī)可能需要監(jiān)測機(jī)器或過程很長的時(shí)間段。例如，可能期望連續(xù)地監(jiān)測溫度變化的設(shè)備或其它物體，但這樣的變化可能只偶爾和/或非常逐步且緩慢地發(fā)生。雖然這樣的變化可通過連續(xù)監(jiān)測來檢測到，然而這樣的在檢測溫度變化所需要的長時(shí)間段內(nèi)的連續(xù)監(jiān)測會(huì)消耗大量存儲(chǔ)量以及電力，從而限制了熱成像相機(jī)的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]通常而言，本公開內(nèi)容目的在于為了場景的長期監(jiān)測而間歇性捕獲紅外圖像的熱成像相機(jī)。
[0005]本發(fā)明的某些實(shí)施例集中于使用熱成像相機(jī)來監(jiān)測場景的溫度的方法和相機(jī)，其包括將時(shí)間延遲間隔的量輸入到相機(jī)的延遲定時(shí)器中，并在每個(gè)延遲間隔之后捕獲場景的紅外圖像。
[0006]本發(fā)明的某些實(shí)施例包括使用熱成像相機(jī)來監(jiān)測場景的溫度的方法和相機(jī)，其包括選擇在相機(jī)上的溫度閾值，捕獲場景的紅外圖像，檢測場景的熱能，并在場景的熱能改變了閾值量時(shí)捕獲場景的紅外圖像。
[0007]本發(fā)明的某些實(shí)施例還可包括對(duì)以滾動(dòng)方式保存場景的紅外圖像幾秒的幀緩沖器的使用。當(dāng)場景的熱能改變了閾值量時(shí)，紅外相機(jī)可從幀緩沖器捕獲場景的紅外圖像。在一些實(shí)施例中，所捕獲的圖像可以是在場景改變了閾值量之前和之后的那些圖像。
[0008]在某些實(shí)施例中，芯片上系統(tǒng)的mpeg編碼器塊可用于檢測場景的熱能中的閾值變化。
[0009]在附圖和下面的描述中闡述了一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)。根據(jù)描述和附圖中以及權(quán)利要求，其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的熱成像相機(jī)的前透視圖。
[0011]圖2是圖1的熱成像相機(jī)的后透視圖。
[0012]圖3是示出根據(jù)一些實(shí)施例的熱成像相機(jī)的部件的功能方框圖。[0013]圖4是可視圖像和紅外圖像的示例性畫中畫類型的同時(shí)顯示的概念性視圖。
[0014]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的用于捕獲間歇紅外圖像的過程的流程圖。
[0015]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的用于捕獲間歇紅外圖像的另一過程的流程圖；以及
[0016]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的用于捕獲間歇紅外圖像的另一過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下詳細(xì)描述在本質(zhì)上是示例性的，而并非旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或配置。相反，以下描述為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例提供一些實(shí)踐上的說明。對(duì)所選元件提供構(gòu)造，材料，尺寸和制造工藝的示例，并且所有其它元件采用對(duì)于本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的構(gòu)造，材料，尺寸和制造工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多特定示例具有各種合適的替代方案。
[0018]熱成像相機(jī)可用于檢測在觀察下的包括一個(gè)或多個(gè)物體的場景上的熱模式。熱成像相機(jī)可檢測由場景發(fā)出的紅外輻射且將紅外輻射轉(zhuǎn)換成表示熱模式的紅外圖像。在一些實(shí)施例中，熱成像相機(jī)還可從場景捕獲可見光以及將可見光轉(zhuǎn)換成可見光圖像。根據(jù)熱成像相機(jī)的配置，相機(jī)可包括用于將紅外輻射聚焦在紅外傳感器上的紅外光學(xué)系統(tǒng)和用于將可見光聚焦在可見光傳感器上的可見光光學(xué)系統(tǒng)。
[0019]各種實(shí)施例提供用于使用熱成像相機(jī)以規(guī)定的方式捕獲場景的間歇紅外圖像的方法和系統(tǒng)。這些間歇圖像可按連續(xù)的順序組合，以創(chuàng)建類似于延時(shí)視頻的圖像的滾動(dòng)或流動(dòng)序列的圖像或動(dòng)態(tài)圖像。通過以這種方式拍攝間歇圖像，緩慢出現(xiàn)的溫度變化可被更容易和有效地檢測到。在一些實(shí)施例中，熱成像相機(jī)將在捕獲間歇圖像之間斷開其一些或所有部件的電源，以便節(jié)省電力。在一些實(shí)施例中，間歇捕獲的紅外圖像的定時(shí)以例如可由操作員使用延遲定時(shí)器設(shè)定的預(yù)定間隔來有規(guī)律地進(jìn)行。在其它實(shí)施例中，當(dāng)檢測到大于閾值溫度、溫度變化或溫度變化率的特定溫度或溫度變化時(shí)，圖像由熱成像相機(jī)間歇性捕獲。在又一其它實(shí)施例中，熱成像相機(jī)以可由操作員設(shè)定的間隔周期性地監(jiān)測場景，在此時(shí)只有當(dāng)檢測到大于閾值的溫度或溫度變化時(shí)，紅外圖像才被捕獲。在一些實(shí)施例中，熱成像相機(jī)將場景的紅外圖像的幀緩存在短期滾動(dòng)緩沖器中，使得紅外圖像的捕獲可來自滾動(dòng)緩存器，并可包括在檢測到閾值變化之前和之后的場景的幀。在某些實(shí)施例中，在所捕獲的圖像之間的延遲實(shí)現(xiàn)了熱成像相機(jī)存儲(chǔ)器的較少使用，并且也可實(shí)現(xiàn)較少的電力消耗。以這些方式，對(duì)于特定量的能量和存儲(chǔ)器消耗，相比連續(xù)的圖像捕獲，針對(duì)溫度變化的場景監(jiān)測可在更長的時(shí)間段上進(jìn)行，這對(duì)檢測非常緩慢的溫度變化是特別有用的。
[0020]圖1和2分別示出示例性熱成像相機(jī)100的前后透視圖，該熱成像相機(jī)100包括外殼102、紅外透鏡組件104、可見光透鏡組件106、顯示器108、激光器110和觸發(fā)控制器112。外殼102容納熱成像相機(jī)100的各種部件。熱成像相機(jī)100的底部包括用于經(jīng)由一只手握住和操作相機(jī)的手提把手。紅外透鏡組件104從場景接收紅外輻射，并將輻射聚焦在紅外傳感器上用于產(chǎn)生場景的紅外圖像?？梢姽馔哥R組件106從場景接收可見光，并將可見光聚焦在可見光傳感器上，以產(chǎn)生同一場景的可見光圖像。熱成像相機(jī)100響應(yīng)于按下觸發(fā)控制器112而捕獲可見光圖像和/或紅外圖像。此外，熱成像相機(jī)100控制顯示器108以顯示由相機(jī)所產(chǎn)生的紅外圖像和可見光圖像，例如以幫助操作員對(duì)場景進(jìn)行熱檢查。熱成像相機(jī)100還可包括耦合到紅外透鏡組件104的聚焦機(jī)構(gòu)，其配置成移動(dòng)紅外透鏡組件的至少一個(gè)透鏡以便調(diào)節(jié)由熱成像相機(jī)產(chǎn)生的紅外圖像的聚焦。
[0021]在操作中，熱成像相機(jī)100通過接收從場景以紅外波長光譜發(fā)出的能量并處理紅外能量以產(chǎn)生熱圖像，來檢測場景中的熱模式。熱成像相機(jī)100還可通過接收可見光波長光譜中的能量并處理可見光能量以產(chǎn)生可見光圖像，來產(chǎn)生同一場景的可見光圖像。如下面更詳細(xì)描述的那樣，熱成像相機(jī)100可包括配置成捕獲場景的紅外圖像的紅外相機(jī)模塊和配置成捕獲同一場景的可見光圖像的可見光相機(jī)模塊。紅外相機(jī)模塊可接收通過紅外透鏡組件104投射的紅外輻射并由此產(chǎn)生紅外圖像數(shù)據(jù)?？梢姽庀鄼C(jī)模塊可接收通過可見光線透鏡組件106投射的光并由此產(chǎn)生可見光數(shù)據(jù)。
[0022]在一些示例中，熱成像相機(jī)100實(shí)質(zhì)上同時(shí)(例如，在同一時(shí)間)收集或捕獲紅外能量和可見光能量，以使得由相機(jī)產(chǎn)生的可見光圖像和紅外圖像是實(shí)質(zhì)上在同一時(shí)間的相同場景。在這些示例中，由熱成像相機(jī)100產(chǎn)生的紅外圖像指示了在特定的時(shí)間段在場景內(nèi)的局部溫度，而由相機(jī)產(chǎn)生的可見光圖像指示了在同一時(shí)間段的同一場景。在其它示例中，熱成像相機(jī)可在不同的時(shí)間段從場景捕獲紅外能量和可見光能量。
[0023]可見光透鏡組件106包括將可見光能量聚焦在可見光傳感器上來產(chǎn)生可見光圖像的至少一個(gè)透鏡?？梢姽馔哥R組件106定義了穿過組件的至少一個(gè)透鏡的曲率中心的可見光光軸?？梢姽饽芰客渡浯┻^透鏡的正面，并聚焦在透鏡的相對(duì)側(cè)上?？梢姽馔哥R組件106可包括單個(gè)透鏡或串聯(lián)布置的多個(gè)透鏡(例如，兩個(gè)、三個(gè)或更多透鏡)。此外，可見光透鏡組件106可具有固定聚焦，或可包括用于改變可見光光學(xué)器件的聚焦的聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在可見光透鏡組件106包括聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的示例中，聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0024]紅外透鏡組件104還包括將紅外能量聚焦在紅外傳感器上以產(chǎn)生熱圖像的至少一個(gè)透鏡。紅外透鏡組件104定義了穿過組件的透鏡的曲率中心的紅外光軸。在操作期間，將紅外能量引導(dǎo)穿過透鏡的正面，并聚焦在透鏡的相對(duì)側(cè)上。紅外透鏡組件104可包括單個(gè)透鏡或可串聯(lián)布置的多個(gè)透鏡(例如，兩個(gè)、三個(gè)或更多透鏡)。
[0025]如以上簡要描述的那樣，熱成像相機(jī)100包括用于調(diào)節(jié)由相機(jī)捕獲的紅外圖像的聚焦的聚焦機(jī)構(gòu)。在圖1和2所示的示例中，熱成像相機(jī)100包括調(diào)焦環(huán)114。將調(diào)焦環(huán)114操作地耦合(例如，機(jī)械地和/或電氣地耦合)到紅外透鏡組件104的至少一個(gè)透鏡，并配置成將至少一個(gè)透鏡移動(dòng)到不同的聚焦位置，以便對(duì)由熱成像相機(jī)100捕獲的紅外圖像進(jìn)行聚焦。調(diào)焦環(huán)114可繞著外殼102的至少一部分被手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，以便移動(dòng)至少一個(gè)透鏡，調(diào)焦環(huán)操作地耦合至該透鏡。在一些示例中，調(diào)焦環(huán)114還操作地耦合到顯示器108，以便調(diào)焦環(huán)114的旋轉(zhuǎn)使同時(shí)顯示在顯示器108上的可見光圖像的至少一部分和紅外圖像的至少一部分相對(duì)于彼此移動(dòng)。在不同的示例中，熱成像相機(jī)100可包括在與調(diào)焦環(huán)114不同的配置中實(shí)現(xiàn)的手動(dòng)聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0026]在一些示例中，除了或代替手動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)之外，熱成像相機(jī)100還可包括自動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)。自動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)可操作地耦合到紅外透鏡組件104的至少一個(gè)透鏡，并配置成例如響應(yīng)于來自熱成像相機(jī)100的指令將至少一個(gè)透鏡自動(dòng)移動(dòng)到各種聚焦位置。在這樣示例的一個(gè)應(yīng)用中，熱成像相機(jī)100可使用激光器110來電子測量目標(biāo)場景中的物體與相機(jī)之間的距離，其被稱為到目標(biāo)距離。熱成像相機(jī)100可接著控制自動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)，以將紅外透鏡組件104的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)到與由熱成像相機(jī)100所確定的到目標(biāo)距離數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的聚焦位置。聚焦位置可對(duì)應(yīng)于到目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，這是因?yàn)榫劢刮恢每膳渲贸稍诰劢箷r(shí)將物體放置在目標(biāo)場景中的所確定的距離處。在一些示例中，可由操作員例如通過旋轉(zhuǎn)調(diào)焦環(huán)114來手動(dòng)替換通過自動(dòng)調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)所設(shè)定的聚焦位置。
[0027]可將由激光器110測量的到目標(biāo)距離的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并與相對(duì)應(yīng)的所捕獲的圖像相關(guān)聯(lián)。對(duì)于使用自動(dòng)聚焦來捕獲的圖像而言，將該數(shù)據(jù)收集，作為聚焦過程的部分。在一些實(shí)施例中，當(dāng)圖像被捕獲時(shí)，熱成像相機(jī)也將檢測并保存到目標(biāo)距離數(shù)據(jù)。當(dāng)通過使用激光器110或可選地通過檢測透鏡位置并使透鏡位置關(guān)聯(lián)到已知的到目標(biāo)距離(其與該透鏡位置相關(guān)聯(lián))來捕獲圖像時(shí)，該數(shù)據(jù)可由熱成像相機(jī)獲得。到目標(biāo)距離數(shù)據(jù)可由熱成像相機(jī)100使用，來引導(dǎo)用戶將相機(jī)定位到在離目標(biāo)相同的距離處(例如通過基于當(dāng)用戶改變相機(jī)的位置時(shí)所進(jìn)行的激光測量來引導(dǎo)用戶移動(dòng)得更靠近或更遠(yuǎn)離目標(biāo))，直到實(shí)現(xiàn)與在早先圖像相同的到目標(biāo)距離。熱成像相機(jī)還可將透鏡自動(dòng)設(shè)定到與在早先的圖像中使用的相同的位置，或可引導(dǎo)用戶改變透鏡的位置，直到獲得原始透鏡設(shè)定。
[0028]在熱成像相機(jī)100的操作期間，操作員可能希望觀看相機(jī)所產(chǎn)生的場景的熱圖像和/或同一場景的可見光圖像。為此，熱成像相機(jī)100可包括顯示器。在圖1和2的示例中，熱成像相機(jī)100包括顯示器108，其位于外殼102的與紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106相對(duì)的背面。顯示器108可配置成顯示可見光圖像、紅外圖像和/或組合圖像，該組合圖像是可見光圖像和紅外圖像的同時(shí)顯示。在不同的示例中，顯示器108可以遠(yuǎn)離熱成像相機(jī)100的紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106 (例如，與紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106分開)，或顯示器108可處于相對(duì)于紅外透鏡組件104和/或可見光透鏡組件106的不同空間布置中。因此，雖然顯示器108在圖2中被示為在紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106的后面，然而顯示器108的其它位置也是可行的。
[0029]熱成像相機(jī)100可包括用于控制相機(jī)的操作并調(diào)節(jié)相機(jī)的不同設(shè)定的各種用戶輸入介質(zhì)。示例性控制功能可包括調(diào)節(jié)紅外和/或可見光光學(xué)器件的焦距、打開/關(guān)閉快門、捕獲紅外和/或可見光圖像等。在圖1和2的示例中，熱成像相機(jī)100包括用于捕獲紅外和可見光圖像的可按下的觸發(fā)控制器112和形成用戶接口的部分的用于控制相機(jī)的操作的其它方面的按鈕116。不同數(shù)量或布置的用戶輸入介質(zhì)是可行的，且應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本公開內(nèi)容并不被限于這方面。例如，熱成像相機(jī)100可包括通過按下屏幕的不同部分來接收用戶輸入的觸摸屏顯不器108。
[0030]圖3是示出熱成像相機(jī)100的示例的部件的功能方框圖。熱成像相機(jī)100包括IR相機(jī)模塊200、前端電路202。IR相機(jī)模塊200和前端電路202有時(shí)組合地被稱為紅外相機(jī)100的前端級(jí)或前端部件204。熱成像相機(jī)100還可包括可見光相機(jī)模塊206、顯示器108、用戶接口 208和輸出/控制設(shè)備210。
[0031]紅外相機(jī)模塊200可配置成接收由目標(biāo)場景發(fā)出的紅外能量，并將紅外能量聚焦在紅外傳感器上用于產(chǎn)生例如能夠以紅外圖像的形式顯示在顯示器108上和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的紅外能量數(shù)據(jù)。紅外相機(jī)模塊200可包括用于執(zhí)行屬于本文的模塊的功能的任何合適的部件。在圖3的示例中，紅外相機(jī)模塊200被示為包括紅外透鏡組件104和紅外傳感器220。如上文關(guān)于圖1和2描述的，紅外透鏡組件104包括獲取由目標(biāo)場景發(fā)出的紅外能量并將紅外能量聚焦在紅外傳感器220上的至少一個(gè)透鏡。紅外傳感器220通過產(chǎn)生可被轉(zhuǎn)換并在顯示器108上顯示為紅外圖像的電信號(hào)而響應(yīng)于聚焦的紅外能量。[0032]紅外透鏡組件104可具有各種不同的配置。在一些示例中，紅外透鏡組件104定義了特定幅值的焦距比數(shù)(F-number)(其也可被稱為焦比或F制光圈)。焦距比數(shù)可通過使透鏡(例如紅外透鏡組件104的最外面的透鏡)的焦距除以透鏡的入口的直徑來確定，該直徑可指示進(jìn)入透鏡的紅外輻射的量。通常而言，增加紅外透鏡組件104的焦距比數(shù)可增加透鏡組件的景深或在目標(biāo)場景中的在可接受的聚焦中的最近和最遠(yuǎn)物體之間的距離。當(dāng)使用設(shè)定在超焦距位置處的熱成像相機(jī)100的紅外光學(xué)器件來觀看目標(biāo)場景中的不同物體時(shí)，增加的景深可幫助實(shí)現(xiàn)可接受的聚焦。然而如果紅外透鏡組件104的焦距比數(shù)增加得太多，則可能會(huì)減小空間分辨率(例如，清晰度)，使得目標(biāo)場景不在可接受的聚焦中。
[0033]紅外傳感器220可包括一個(gè)或多個(gè)焦平面陣列(FPA)，其響應(yīng)于通過紅外透鏡組件104接收的紅外能量而產(chǎn)生電信號(hào)。每個(gè)FPA可包括多個(gè)紅外傳感器元件，其包括例如測輻射熱儀、光子檢測器或其它合適的紅外傳感器元件。在操作中，每個(gè)傳感器元件(每個(gè)可被稱為傳感器像素)可響應(yīng)于吸收從目標(biāo)場景接收的紅外能量而改變電特性(例如，電壓或電阻)。電特性中的改變轉(zhuǎn)而可提供可由處理器222接收并處理成在顯示器108上顯示的紅外圖像的電信號(hào)。
[0034]例如，在紅外傳感器220包括多個(gè)測輻射熱儀的示例中，每個(gè)測輻射熱儀可吸收通過紅外透鏡組件104聚焦的紅外能量，并響應(yīng)于所吸收的能量在溫度上增加。每個(gè)測輻射熱儀的電阻可隨著測輻射熱儀的溫度變化而發(fā)生變化。在每個(gè)檢測器元件起到像素功能的情況下，可進(jìn)一步通過將每個(gè)檢測器元件的電阻中的變化轉(zhuǎn)換成時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來產(chǎn)生紅外輻射的二維圖像或圖片表示，可處理該時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來用于在顯示器上可視化或存儲(chǔ)在(例如，計(jì)算機(jī)的)存儲(chǔ)器中。處理器222可通過將電流(或電壓)施加到每個(gè)測輻射熱儀來測量每個(gè)測輻射熱儀的電阻的變化，并測量在測輻射熱儀兩端所產(chǎn)生的電壓(或電流)?；谶@些數(shù)據(jù)，處理器222可確定由目標(biāo)場景的不同部分發(fā)出的紅外能量的數(shù)量，并控制顯示器108顯示目標(biāo)場景的熱圖像。
[0035]與包括在紅外傳感器220的FPA中的特定類型的紅外傳感器元件無關(guān)，F(xiàn)PA陣列可定義任何合適的尺寸和形狀。在一些示例中，紅外傳感器220包括布置在柵格圖案中的多個(gè)紅外傳感器元件，例如布置在垂直列和水平行中的傳感器元件的陣列。在各種示例中，紅外傳感器220可包括垂直列乘水平行(例如16X16、50X50、160X120、120X160或650X480)的陣列。在其它示例中，紅外傳感器220可包括較小數(shù)量的垂直列和水平行(例如，IX I)、較大數(shù)量的垂直列和水平行(例如，1000X 1000)或列與行的不同比。
[0036]在某些實(shí)施例中，讀出集成電路(ROIC)合并在IR傳感器220上。ROIC用于輸出與每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這樣的ROIC通常被制造為硅襯底上的集成電路?？蓪⒍鄠€(gè)檢測器元件制造在ROIC的頂部，其中它們的組合提供IR傳感器220。在一些實(shí)施例中，ROIC可包括在本公開內(nèi)容中的其它地方討論的、直接合并到FPA電路上的部件(例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC))。應(yīng)將ROIC的這樣的集成或未被明確討論的其它另外的集成水平考慮在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0037]如上所述，IR傳感器220產(chǎn)生與由每個(gè)紅外檢測器元件接收的紅外輻射相對(duì)應(yīng)的一系列電信號(hào)，以表示熱圖像。當(dāng)通過掃描構(gòu)成IR傳感器220的所有行來獲得來自每個(gè)紅外檢測器元件的電壓信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生熱圖像數(shù)據(jù)的“幀”。此外，在涉及作為紅外檢測器元件的測輻射熱儀的某些實(shí)施例中，通過將對(duì)應(yīng)的檢測器元件切換到系統(tǒng)電路中并在這樣的接入元件兩端施加偏置電壓來完成這樣的掃描。熱圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)幀通過重復(fù)掃描IR傳感器220的行來產(chǎn)生，其中以足以產(chǎn)生熱圖像數(shù)據(jù)的視頻表示的速率(例如，30Hz或60Hz)來產(chǎn)生這樣的幀。
[0038]前端電路202包括用于通過接口與IR相機(jī)模塊200連接并控制IR相機(jī)模塊200的電路。此外，前端電路202最初將所收集的紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并經(jīng)由其間的連接而傳輸?shù)教幚砥?22。更具體地，由IR傳感器220產(chǎn)生的信號(hào)最初由熱成像相機(jī)100的前端電路202調(diào)節(jié)。在某些實(shí)施例中，如所示，前端電路202包括偏壓產(chǎn)生器224和前置放大器/積分器226。除了提供檢測器偏壓以外，偏壓產(chǎn)生器224可以可選地加上或減去來自對(duì)每個(gè)接入檢測器元件產(chǎn)生的總電流的平均偏置電流。平均偏置電流可改變，以便(i)補(bǔ)償由于熱成像相機(jī)100內(nèi)部的環(huán)境溫度的改變而產(chǎn)生的檢測器元件的電阻的整個(gè)陣列的偏差，以及(ii)補(bǔ)償IR傳感器220的平均檢測器元件中的陣列間(array-to-array)變化。這樣的偏壓補(bǔ)償可由熱成像相機(jī)100或軟件自動(dòng)控制，或可經(jīng)由對(duì)輸出/控制設(shè)備210或處理器222的輸入由用戶控制。在提供檢測器偏壓和可選地減去或加上平均偏置電流之后，信號(hào)可通過前置放大器/積分器226傳遞。通常而言，前置放大器/積分器226用于例如在進(jìn)入信號(hào)的數(shù)字化之前調(diào)節(jié)該進(jìn)入信號(hào)。因此，進(jìn)入信號(hào)可被調(diào)節(jié)成能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的更有效的解譯的形式，且轉(zhuǎn)而可導(dǎo)致所創(chuàng)建的圖像更有效的分辨率。隨后，經(jīng)調(diào)節(jié)的信號(hào)被發(fā)送到在下游的熱成像相機(jī)100的處理器222。
[0039]在一些實(shí)施例中，前端電路202可包括一個(gè)或多個(gè)附加的元件，例如附加的傳感器228或ADC230。附加的傳感器228可包括例如溫度傳感器、可見光傳感器(例如(XD)、壓力傳感器、磁性傳感器等。這樣的傳感器可提供附加的校準(zhǔn)和檢測信息，以增強(qiáng)熱成像相機(jī)100的功能。例如，溫度傳感器可提供在IR傳感器220附近的環(huán)境溫度讀數(shù)，以幫助輻射測量計(jì)算。例如霍爾效應(yīng)傳感器的磁性傳感器可結(jié)合安裝在透鏡上的磁體來使用，以提供透鏡聚焦位置信息。這樣的信息對(duì)于計(jì)算距離或確定用于從可見光傳感器收集的可見光場景數(shù)據(jù)的視差補(bǔ)償是有用的。
[0040]ADC230可提供相同的功能并以實(shí)質(zhì)上與如下討論的相同的方式操作，然而它包括在前端電路202中可提供某些益處，例如在經(jīng)由其之間的連接傳輸?shù)教幚砥?22之前對(duì)場景和其它傳感器信息的數(shù)字化。在一些實(shí)施例中，如上所述，ADC230可集成到ROIC中，從而消除對(duì)單獨(dú)地裝配和安裝的ADC230的需要。
[0041]在一些實(shí)施例中，前端部件還可包括快門240?？扉TXX可以相對(duì)于透鏡XX位于外部或內(nèi)部，并操作來打開或關(guān)閉由IR透鏡組件104所提供的視野。如在本領(lǐng)域中已知的，快門240可機(jī)械性定位，或可由機(jī)電設(shè)備(例如DC電機(jī)或螺線管)來啟動(dòng)。本發(fā)明的實(shí)施例可包括校準(zhǔn)或安裝軟件實(shí)現(xiàn)的方法或設(shè)定，其利用快門240來建立每個(gè)檢測器元件的合適偏壓水平。
[0042]被描述為在熱成像相機(jī)100內(nèi)的處理器(包括處理器222)的部件可單獨(dú)地或以任何合適的組合被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)處理器，例如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯電路等。在本公開內(nèi)容中，處理器222還可包括存儲(chǔ)程序指令和相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，當(dāng)該程序指令和相關(guān)數(shù)據(jù)由處理器222執(zhí)行時(shí)使熱成像相機(jī)100和處理器222執(zhí)行屬于它們的功能。存儲(chǔ)器可包括任何固定或可移動(dòng)的磁性、光學(xué)或電介質(zhì)，例如RAM、ROM、CD-ROM、硬盤或軟磁盤、EEPROM等。存儲(chǔ)器還可包括可用于提供存儲(chǔ)器更新或增加存儲(chǔ)器容量的可移動(dòng)存儲(chǔ)器部分?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)器還可以允許圖像數(shù)據(jù)易于傳送到另一計(jì)算設(shè)備或在熱成像相機(jī)100用在另一應(yīng)用中之前被移除。處理器222還可被實(shí)現(xiàn)為將計(jì)算機(jī)或另一電子系統(tǒng)的所有部件集成到單個(gè)芯片中的片上系統(tǒng)。這些元件操控從前端級(jí)204輸送的經(jīng)調(diào)節(jié)的場景圖像數(shù)據(jù)，以便提供可被顯示或存儲(chǔ)的輸出場景數(shù)據(jù)來由用戶使用。隨后，處理器222 (處理電路)將所處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器108或另一輸出/控制設(shè)備210。
[0043]在熱成像相機(jī)100的操作期間，處理器222可控制紅外相機(jī)模塊200，以產(chǎn)生用于創(chuàng)建紅外圖像的紅外圖像數(shù)據(jù)。處理器222可產(chǎn)生紅外圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字“幀”。通過產(chǎn)生紅外圖像數(shù)據(jù)的幀，處理器222在給定的時(shí)間點(diǎn)捕獲目標(biāo)場景的紅外圖像。
[0044]處理器222可通過測量包括在紅外傳感器220的FPA中的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)一次，來捕獲目標(biāo)場景的單個(gè)紅外圖像或“快照”?？蛇x地，處理器222可通過重復(fù)測量包括在紅外傳感器220的FPA中的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)來捕獲目標(biāo)場景的多個(gè)紅外圖像。在處理器222重復(fù)測量包括在紅外傳感器220的FPA中的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)的示例中，處理器222可產(chǎn)生目標(biāo)場景的動(dòng)態(tài)熱圖像(例如，視頻表示)。例如，處理器222可以以足以產(chǎn)生熱圖像數(shù)據(jù)的視頻表示的速率(例如30Hz或60Hz)來測量包括在FPA中的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)。處理器222可在捕獲紅外圖像(例如，相繼啟動(dòng)快門240來打開和關(guān)閉紅外透鏡組件104的光圈等)時(shí)執(zhí)行其它操作。
[0045]在紅外傳感器220的每個(gè)傳感器元件起傳感器像素的功能的情況下，處理器222可通過將每個(gè)傳感器元件的電特性(例如，電阻)中的變化轉(zhuǎn)換成時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來產(chǎn)生來自目標(biāo)場景的紅外輻射的二維圖像或圖片表示，可處理該時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來例如用于在顯示器108上可視化和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。處理器222可執(zhí)行計(jì)算以將原始紅外圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成場景溫度(輻射測量)，其在一些示例中包括對(duì)應(yīng)于場景溫度的顏色。
[0046]處理器222可控制顯示器108，以顯示所捕獲的目標(biāo)場景的紅外圖像的至少一部分。在一些示例中，處理器222控制顯示器108，使得紅外傳感器220的每個(gè)傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器108上的單個(gè)像素相關(guān)聯(lián)。在其它示例中，處理器222可增加或減小紅外圖像的分辨率，使得比紅外傳感器220中所具有的傳感器元件更多或更少的像素顯示在顯示器108上。處理器222可控制顯示器108顯示整個(gè)紅外圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的目標(biāo)場景的所有部分)或小于整個(gè)紅外圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的整個(gè)目標(biāo)場景的較少部分)。處理器222可執(zhí)行如在下面更詳細(xì)地描述的其它圖像處理功能。
[0047]與特定的電路無關(guān)，熱成像相機(jī)100可配置成操控表示目標(biāo)場景的數(shù)據(jù)，以便提供可被顯示、存儲(chǔ)、傳輸或以另外方式被用戶利用的輸出。
[0048]熱成像相機(jī)100包括可見光相機(jī)模塊206?？梢姽庀鄼C(jī)模塊206可配置成從目標(biāo)場景接收可見光能量，并將可見光能量聚焦在可見光傳感器上用于產(chǎn)生可見光能量數(shù)據(jù)，該可見光能量數(shù)據(jù)例如可以以可見光圖像的形式顯示在顯示器108上和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。可見光相機(jī)模塊206可包括用于執(zhí)行屬于本文的模塊的功能的任何合適的部件。在圖3的示例中，可見光相機(jī)模塊206被示為包括可見光透鏡組件106和可見光傳感器242。如以上關(guān)于圖1和2所描述的，可見光透鏡組件106包括獲取由目標(biāo)場景發(fā)出的可見光能量并將可見光能量聚焦在可見光傳感器242上的至少一個(gè)透鏡?？梢姽鈧鞲衅?42通過產(chǎn)生可被轉(zhuǎn)換并作為可見光圖像顯示在顯示器108上的電信號(hào)來響應(yīng)于聚焦的能量。[0049]可見光傳感器242可包括多個(gè)可見光傳感器元件，例如，CMOS檢測器、CXD檢測器、PIN 二極管、雪崩光敏二極管等。可見光傳感器元件的數(shù)量可與紅外光傳感器元件的數(shù)量相同或不同。
[0050]在操作中，從目標(biāo)場景接收的光能可穿過可見光透鏡組件106并聚焦在可見光傳感器242上。當(dāng)光能撞擊在可見光傳感器242的可見光傳感器元件上時(shí)，光電檢測器內(nèi)的光子可被釋放并轉(zhuǎn)換成檢測電流。處理器222可處理這個(gè)檢測電流以形成目標(biāo)場景的可見光圖像。
[0051]在熱成像相機(jī)100的使用期間，處理器222可控制可見光相機(jī)模塊206，以從所捕獲的目標(biāo)場景產(chǎn)生可見光數(shù)據(jù)來創(chuàng)建可見光圖像?？梢姽鈹?shù)據(jù)可包括指示與所捕獲的目標(biāo)場景的不同部分相關(guān)聯(lián)的顏色和/或與所捕獲的目標(biāo)場景的不同部分相關(guān)聯(lián)的光的幅值的發(fā)光度數(shù)據(jù)。處理器222可通過測量熱成像相機(jī)100的每個(gè)可見光傳感器元件的響應(yīng)一次，來產(chǎn)生可見光圖像數(shù)據(jù)的“幀”。通過產(chǎn)生可見光數(shù)據(jù)的幀，處理器222在給定時(shí)間點(diǎn)捕獲目標(biāo)場景的可見光圖像。處理器222還可重復(fù)測量熱成像相機(jī)100的每個(gè)可見光傳感器元件的響應(yīng)，以便產(chǎn)生目標(biāo)場景的動(dòng)態(tài)熱圖像(例如，視頻表示)，如上面關(guān)于紅外相機(jī)模塊200所述的那樣。
[0052]在可見光相機(jī)模塊206的每個(gè)傳感器元件起到傳感器像素的功能的情況下，處理器222可通過將每個(gè)檢測器元件的電響應(yīng)轉(zhuǎn)換成時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來產(chǎn)生來自目標(biāo)場景的可見光的二維圖像或圖片表示，可處理該時(shí)間復(fù)用電信號(hào)來例如用于在顯示器108上可視化或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
[0053]處理器222可控制顯示器108，以顯示所捕獲的目標(biāo)場景的可見光圖像的至少一部分。在一些示例中，處理器222控制顯示器108，使得可見光相機(jī)模塊206的每個(gè)傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器108上的單個(gè)像素相關(guān)聯(lián)。在其它示例中，處理器222可增加或減小可見光圖像的分辨率，使得比可見光相機(jī)模塊206中所具有的傳感器元件更多或更少的像素顯示在顯示器108上。處理器222可控制顯示器108以顯示整個(gè)可見光圖像(例如，由熱成像相機(jī)100所捕獲的目標(biāo)場景的所有部分)或小于整個(gè)紅外圖像(例如，由熱成像相機(jī)100所捕獲的整個(gè)目標(biāo)場景的較小部分)。
[0054]如上所述，處理器222可配置成確定熱成像相機(jī)100與目標(biāo)場景中的物體之間的距離，該目標(biāo)場景由相機(jī)產(chǎn)生的可見光圖像和/或紅外圖像所捕獲。處理器222可基于與相機(jī)相關(guān)聯(lián)的紅外光學(xué)器件的聚焦位置來確定該距離。例如，處理器222可檢測與相機(jī)的紅外光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)的聚焦機(jī)構(gòu)的位置(例如，物理位置)(例如，與紅外光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)的聚焦位置)，并確定與該位置相關(guān)聯(lián)的到目標(biāo)距離值。處理器222可隨后參考存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，其使不同的位置與不同的到目標(biāo)距離值相關(guān)聯(lián)以確定熱成像相機(jī)100與目標(biāo)場景中的物體之間的特定距離。
[0055]在這些和其它示例中，處理器222可控制顯示器108，以同時(shí)顯示熱成像相機(jī)100所捕獲的可見光圖像的至少一部分和熱成像相機(jī)100所捕獲的紅外圖像的至少一部分。這樣的同時(shí)顯示可能是有用的，這是因?yàn)椴僮鲉T可參考顯示在可見光圖像中的特征，以幫助理解同時(shí)顯示在紅外圖像中的特征，因?yàn)橄啾扔诩t外圖像，操作員可更容易識(shí)別并區(qū)分在可見光圖像中的真實(shí)世界特征。在各種示例中，處理器222可控制顯示器108以在并排布置中、畫中畫布置中(其中一個(gè)圖像圍繞另一個(gè)圖像)、或可同時(shí)顯示可見光圖像和紅外圖像的任意其它合適布置，來顯示可見光圖像和紅外圖像。
[0056]例如，處理器222可控制顯示器108，以在組合布置中顯示可見光圖像和紅外圖像。在組合布置中，可見光圖像和紅外圖像可疊置在彼此的頂部上。操作員可與用戶接口208互動(dòng)，以控制顯示在顯示器108上的圖像中的一個(gè)或兩個(gè)的透明性或不透明性。例如，操作員可與用戶接口 208互動(dòng)以在完全透明與完全不透明之間調(diào)節(jié)紅外圖像，并且還在完全透明與完全不透明之間調(diào)節(jié)可見光圖像。這樣的示例性組合或合成布置(其可被稱為α混合布置)可允許操作員調(diào)節(jié)顯示器108，以顯示僅紅外圖像、僅可見光圖像、在僅紅外圖像與僅可見光圖像的極端情況之間的兩個(gè)圖像的任何重疊的組合。處理器222還可將場景信息與其它數(shù)據(jù)(例如輻射測量數(shù)據(jù)、警報(bào)數(shù)據(jù)等)相組合。
[0057]此外，在一些實(shí)施例中，處理器222可解譯并執(zhí)行來自用戶接口 208、輸出/控制設(shè)備210的命令。這可涉及各種輸入信號(hào)的處理和經(jīng)由其之間的連接將這些信號(hào)傳送到前端電路202。最接近前端電路202的部件(例如，電機(jī)或螺線管)可被啟動(dòng)，以完成期望的控制功能。示例性控制功能可包括調(diào)節(jié)聚焦、打開/關(guān)閉快門、觸發(fā)傳感器讀數(shù)、調(diào)節(jié)偏壓值等。而且，輸入信號(hào)可用于改變出現(xiàn)在處理器222中的圖像數(shù)據(jù)的處理。
[0058]處理器還可包括幫助紅外成像相機(jī)100的處理和控制的其它部件。例如，如上所述，在一些實(shí)施例中，ADC可合并到處理器222中。在這樣的情況下，由前端級(jí)204調(diào)節(jié)的模擬信號(hào)未被數(shù)字化，直到到達(dá)處理器222。而且，一些實(shí)施例可包括用于在將處理的命令信息和場景數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器108或輸出/控制設(shè)備210之前將該處理的命令信息和場景數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的附加板載(on board)存儲(chǔ)器。
[0059]操作員可經(jīng)由用戶接口 208與熱成像相機(jī)100互動(dòng)，該用戶接口 208可包括按鈕、鍵或用于從用戶接收輸入的另一機(jī)構(gòu)。操作員可經(jīng)由顯示器108從熱成像相機(jī)100接收輸出。顯示器108可配置成以任何可接受的調(diào)色板或彩色方案來顯示紅外圖像和/或可見光圖像，且調(diào)色板可例如響應(yīng)于用戶控制而改變。在一些示例中，顯示器108被配置成以單色調(diào)色板(例如灰度或琥珀色)來顯示紅外圖像。在其它示例中，顯示器108被配置成以彩色調(diào)色板(例如鐵紅(ironbow)、藍(lán)紅)或其它高對(duì)比度的彩色方案來顯示紅外圖像。也可設(shè)想灰度和彩色調(diào)色板組合的顯示。
[0060]雖然處理器222可控制顯示器108來以任何合適的布置同時(shí)顯示至少一部分紅外圖像和至少一部分可見光圖像，然而畫中畫布置將能夠幫助操作員通過在相鄰排列中顯示同一場景的對(duì)應(yīng)可見圖像來易于聚焦和/或解譯熱圖像。
[0061]電源(未示出)將操作功率輸送到熱成像相機(jī)100的各種部件，且在一些示例中可包括可再充電的或不可再充電的電池和發(fā)電電路。
[0062]在熱成像相機(jī)100的操作期間，處理器222借助于與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序信息相關(guān)聯(lián)的指令來控制紅外相機(jī)模塊200和可見光相機(jī)模塊206，以產(chǎn)生目標(biāo)場景的可見光圖像和紅外圖像。處理器222還控制顯示器108，以顯示由熱成像相機(jī)100產(chǎn)生的可見光圖像和/或紅外圖像。
[0063]各種實(shí)施例可允許操作員設(shè)定在捕獲圖像之間或在針對(duì)溫度、溫度變化或溫度變化率來檢查場景之間的時(shí)間間隔。該間隔的量可由操作員選擇并輸入到延遲定時(shí)器中。延遲定時(shí)器的功能可例如由處理器222的一些或全部來執(zhí)行。熱成像相機(jī)100可包括用于控制該功能的用戶接口 208。在一些實(shí)施例中，熱成像相機(jī)100可允許操作員將溫度閾值、溫度變化閾值或溫度變化率閾值輸入到相機(jī)100中，且熱成像相機(jī)100可包括用于控制該功能的用戶接口 208。在一些實(shí)施例中，通過導(dǎo)航和控制在顯示器108上可見的選項(xiàng)來輸入時(shí)間間隔和/或閾值。
[0064]各種實(shí)施例可包括可選地將熱成像相機(jī)置于睡眠模式中，其中中斷對(duì)熱成像相機(jī)的一些但不是所有部件的電力供應(yīng)，并保持存儲(chǔ)器中的特定數(shù)據(jù)。例如，在一些實(shí)施例(例如包括延遲定時(shí)器的實(shí)施例)中，可中斷相機(jī)的除了延遲定時(shí)器以外的所有部件的電力，且在延遲定時(shí)器間隔結(jié)束時(shí)，可將電力重新供應(yīng)到整個(gè)熱成像相機(jī)。在一些實(shí)施例(例如，熱成像相機(jī)處于睡眠模式且針對(duì)大于閾值的溫度、溫度變化或變化率來監(jiān)測場景的實(shí)施例)中，睡眠模式可包括臨時(shí)中斷到顯示器108和處理器222的部分或全部的電力。在一些這樣的實(shí)施例中，如上所述，處理器222由片上系統(tǒng)來提供和/或形成片上系統(tǒng)的部分。在使用片上系統(tǒng)的某些實(shí)施例中，片上系統(tǒng)可包括MPEG編碼器硬件塊。在這樣的實(shí)施例中，睡眠模式可包括臨時(shí)中斷對(duì)處理器222的除了例如MPEG編碼器塊以外的部分的電力。因此，至少M(fèi)PEG編碼器塊和紅外相機(jī)100的前端部件204可在睡眠模式期間繼續(xù)操作。
[0065]操作員可選擇延遲定時(shí)器的延遲間隔的持續(xù)時(shí)間?？捎刹僮鲉T選擇期望的任何延遲，例如幾分鐘或一小時(shí)或更長時(shí)間。延遲的長度可取決于在正被監(jiān)測的特定的場景中預(yù)期出現(xiàn)溫度變化的速度和/或取決于快速檢測這樣的變化是否是關(guān)鍵的。
[0066]在一些實(shí)施例中，在睡眠模式中，例如當(dāng)處理器222包括具有MPEG編碼器硬件塊的片上系統(tǒng)時(shí)，紅外相機(jī)100的前端部件204可向處理器222提供輸出信號(hào)。因?yàn)镸PEG編碼器塊在睡眠模式中保持操作，MPEG編碼器塊可繼續(xù)處理所接收的信號(hào)。由MPEG編碼器使用的壓縮方案通常包括針對(duì)變化來分析輸入信號(hào)，使得變化被編碼成MPEG視頻流。在本文的某些實(shí)施例中描述的MPEG編碼器所執(zhí)行的這個(gè)相同的信號(hào)分析用于針對(duì)大于閾值的溫度、溫度變化或變化率來監(jiān)測場景。也就是說，由MPEG壓縮方案使用的信號(hào)變化也用于確定信號(hào)是否已改變超過閾值。當(dāng)MPEG編碼器塊檢測到信號(hào)已改變超過閾值時(shí)，MPEG編碼器塊可用信號(hào)通知熱成像相機(jī)100，以退出睡眠模式并捕獲當(dāng)前場景的紅外圖像。超過閾值的變化包括運(yùn)動(dòng)檢測的概念，例如當(dāng)圖像場景中的物體在場景中移動(dòng)(例如，跨越幀轉(zhuǎn)換)時(shí)。
[0067]在一些實(shí)施例中，例如通過時(shí)間延遲的使用和/或溫度監(jiān)測來間歇性捕獲的紅外圖像可以以視頻格式保存在一起，作為場景的延時(shí)視頻。所捕獲的紅外圖像的所產(chǎn)生的延時(shí)視頻流似乎加速了時(shí)間，從而允許非常緩慢地出現(xiàn)的溫度變化變得可見?？梢砸栽S多不同類型的視頻格式(例如MPEG)或輻射測量格式(例如IS3)來創(chuàng)建這樣的視頻。在每個(gè)實(shí)例中，當(dāng)紅外相機(jī)100間歇地捕獲紅外影像時(shí)，紅外相機(jī)100可捕獲多個(gè)連續(xù)的幀。這樣的實(shí)踐允許更好地顯現(xiàn)在目標(biāo)場景中的變化。
[0068]下面參考圖5-7所示的過程來描述各種實(shí)施例。在每種情況下，將熱成像相機(jī)100固定在一位置以監(jiān)測場景，或是位于一位置上以監(jiān)測場景并在整個(gè)過程中保持在該位置上的移動(dòng)相機(jī)。圖5描繪用于使用熱成像相機(jī)100間歇性捕獲紅外圖像的流程圖或過程。過程500包括步驟510，在步驟510中，熱成像相機(jī)100被通電(如果還未被通電)。在步驟520中，捕獲紅外圖像(其可包括捕獲紅外圖像的數(shù)個(gè)幀)。當(dāng)在步驟520中捕獲紅外圖像時(shí)，延遲定時(shí)器在步驟530中被啟動(dòng)。延遲間隔的時(shí)間量可由操作員輸入到相機(jī)中。在一些實(shí)施例中，當(dāng)延遲定時(shí)器正運(yùn)行時(shí)，熱成像相機(jī)100也將進(jìn)入并保持在睡眠模式中，在這個(gè)時(shí)間期間，中斷對(duì)熱成像相機(jī)100的各種部件的電力供應(yīng)。例如，中斷對(duì)熱成像相機(jī)100除了延遲定時(shí)器以外的所有部件的電力供應(yīng)。在其它實(shí)施例中，熱成像相機(jī)在延時(shí)定時(shí)器的整個(gè)延遲間隔中保持通電。在步驟540，如果相機(jī)100檢測到延遲定時(shí)器的延遲間隔還沒有結(jié)束，則它繼續(xù)在睡眠模式中等待。在一些實(shí)施例中，操作員可以具有選擇相機(jī)100在延遲間隔期間是否進(jìn)入睡眠模式的選項(xiàng)。如果相機(jī)100檢測到延遲間隔已結(jié)束，它將返回到步驟510并使熱成像相機(jī)100通電(如果當(dāng)熱成像相機(jī)處于睡眠模式時(shí)電力被切斷或部分切斷)。隨后重復(fù)該過程，使得可拍攝一系列紅外圖像，并在時(shí)間上由延遲間隔分隔開。
[0069]圖6示出可選的實(shí)施例。在該圖中，過程600以步驟610開始，在步驟610中，熱成像相機(jī)100被通電(如果還未通電)，使得熱成像相機(jī)100被完全通電。熱成像相機(jī)100隨后在步驟620中緩存場景的紅外圖像的幀。處理器222可包含并控制幀緩存功能。例如，處理器可包含保存一系列幀的環(huán)形緩沖器或滾動(dòng)緩沖器。在一些實(shí)施例中，緩沖器以滾動(dòng)的方式來保存在30秒的時(shí)間幀內(nèi)所捕獲的紅外圖像的幀。在一些實(shí)施例中，緩沖器保存在30秒的時(shí)間幀內(nèi)所捕獲的幀。在一些實(shí)施例中，緩沖器保存在小于30秒的時(shí)間幀內(nèi)所捕獲的幀。然而在這個(gè)實(shí)施例中，步驟620是可選的。在步驟630中，熱成像相機(jī)100捕獲場景的紅外圖像(其可包括捕獲紅外圖像的數(shù)個(gè)幀)。幀捕獲步驟630可以是捕獲在滾動(dòng)緩沖器中的幀。通過這么做，熱成像相機(jī)100可存儲(chǔ)在檢測到閾值變化(如以下在步驟660所討論的)之前和之后的場景的幀。因此，間歇性捕獲的圖像將顯示恰好從閾值變化出現(xiàn)之前到之后場景的進(jìn)展，而也不必在所有的時(shí)間捕獲圖像。在捕獲到場景的紅外圖像之后，熱成像相機(jī)100可以可選地在步驟640中進(jìn)入睡眠模式，在步驟640中，可中斷到熱成像相機(jī)100的部分的電力。例如，可切斷到相機(jī)未正在使用的部分的電力?？蛇x地，熱成像相機(jī)100可保持完全通電。在一些實(shí)施例中，操作員可以具有選擇相機(jī)100是否進(jìn)入睡眠模式的選項(xiàng)。熱成像相機(jī)100隨后在步驟650中監(jiān)測由場景產(chǎn)生的紅外能量。如果熱成像相機(jī)100保持通電且未處于睡眠模式，則該步驟可由熱成像相機(jī)100的處理器來執(zhí)行。如果熱成像相機(jī)100處于睡眠模式，下一步驟可由處理器222上的活動(dòng)MPEG編碼器塊來執(zhí)行。在步驟660中，如果未檢測到比閾值溫度或溫度變化大的溫度或溫度變化，則熱成像相機(jī)100繼續(xù)監(jiān)測場景的紅外能量。如果檢測到比閾值溫度或溫度變化大的溫度或溫度變化，則熱成像相機(jī)100重復(fù)在步驟610中通過通電(如果還未通電)而開始、在步驟620緩存幀、以及在步驟630中捕獲紅外圖像的過程。以這種方式，在第一或原始紅外圖像之后，如果檢測到大于閾值的溫度或溫度變化，則捕獲另外的紅外圖像。而且，在步驟630中捕獲的幀可以是在閾值檢測之后且可選地在閾值檢測之前出現(xiàn)的幀。在閾值檢測之前捕獲的幀可包括還沒有從幀緩存器滾動(dòng)出的一些或所有幀。因此，就閾值檢測是設(shè)備故障的檢測而言，幀捕獲可于是存儲(chǔ)在設(shè)備故障之前和之后的幀。在包括幀緩存(步驟620)以及未使用睡眠模式或睡眠模式繼續(xù)給幀緩存器供電的實(shí)施例中，幀緩存器將仍可能包含在步驟660中出現(xiàn)的閾值檢測之前拍攝的幀。
[0070]圖7示出又一實(shí)施例，其為圖5和6中的實(shí)施例的組合。在該實(shí)施例中，過程700包括在步驟710中給熱成像相機(jī)100通電(如果還未通電)。熱成像相機(jī)100隨后在步驟720緩存場景的紅外圖像的幀。處理器222可包含并控制幀緩存功能。例如，處理器可包含保存一系列幀的環(huán)形緩沖器或滾動(dòng)緩沖器。然而在這個(gè)實(shí)施例中，步驟720是可選的。在步驟730中，熱成像相機(jī)捕獲紅外圖像(其可包括捕獲紅外圖像的數(shù)個(gè)幀)。幀捕獲步驟730可以是捕獲在滾動(dòng)緩沖器中的幀。通過這么做，熱成像相機(jī)100可存儲(chǔ)在檢測到閾值變化(如以下在步驟770中所討論的)之前和之后的場景的幀。在捕獲紅外圖像之后，在步驟740啟動(dòng)延遲定時(shí)器。延遲定時(shí)器間隔的時(shí)間量可由操作員輸入到相機(jī)中。熱成像相機(jī)100還可在延遲定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入睡眠模式。睡眠模式可包括中斷熱成像相機(jī)100的部分的電力。這樣的部分可以是熱成像相機(jī)100除了延遲定時(shí)器以外的所有部分，或相機(jī)的未正在使用的部分。替代地，這樣的部分可以是顯示器108以及處理器的除了當(dāng)處理器包括片上系統(tǒng)時(shí)的MPEG塊以外的部分。在一些實(shí)施例中，操作員可以具有選擇相機(jī)100是否進(jìn)入睡眠模式的選項(xiàng)。如果延遲時(shí)間段在步驟750沒有結(jié)束，則熱成像相機(jī)保持在延遲模式(和可選地在睡眠模式中)中。如果延遲時(shí)間段在步驟750已結(jié)束，則在步驟760中給熱成像相機(jī)100通電(如果還未通電)。在步驟760中的通電包括將電力至少提供給熱成像相機(jī)100的需要在步驟770中執(zhí)行分析的部件。在步驟770中，熱成像相機(jī)100檢查是否出現(xiàn)大于閾值的溫度或溫度變化。因此，在步驟760中的通電可包括將電力提供給熱成像相機(jī)的所有部件，或至少提供給前端204和片上系統(tǒng)中的MPEG編碼器塊。如果沒有出現(xiàn)溫度變化，或如果溫度或溫度變化小于閾值，則熱成像相機(jī)100不捕獲紅外圖像，而是再次啟動(dòng)延遲定時(shí)器，且可選地，熱成像相機(jī)在步驟740重新進(jìn)入睡眠模式。重復(fù)這個(gè)過程，直到在步驟770中檢測到大于閾值的溫度或溫度變化。當(dāng)檢測到大于閾值的溫度或溫度變化時(shí)，熱成像相機(jī)100重復(fù)在步驟710通過通電(如果還未通電)而開始、在步驟720緩存幀、以及在步驟730中捕獲紅外圖像的過程。以這種方式，在第一或原始紅外圖像之后，如果檢測到大于閾值的溫度或溫度變化，則捕獲另外的紅外圖像。而且，在步驟730中捕獲的幀可以是在閾值檢測之后且可選地在閾值檢測之前出現(xiàn)的幀。
[0071]在閾值檢測之前捕獲的幀可包括還沒有從幀緩存器滾動(dòng)出的一些或所有幀。因此，就閾值檢測是設(shè)備故障的檢測來說，幀捕獲可于是存儲(chǔ)在設(shè)備故障之前和之后的幀。在包括幀緩存(步驟720)以及未使用睡眠模式或睡眠模式繼續(xù)給幀緩存器供電的實(shí)施例中，幀緩存器將仍可能包含在步驟770中出現(xiàn)的閾值檢測之前拍攝的幀。延遲定時(shí)器隨后在步驟740中再次啟動(dòng)(且可選地，熱成像相機(jī)100進(jìn)入睡眠模式)。一旦延遲定時(shí)器結(jié)束，熱成像相機(jī)100就再次檢查大于閾值的溫度或溫度變化，且如果出現(xiàn)這樣的溫度或溫度變化，只捕獲紅外圖像。如果未出現(xiàn)這樣的溫度或溫度變化，則再次重新啟動(dòng)延遲定時(shí)器。以這種方式，在第一或原始紅外圖像之后，如果出現(xiàn)大于閾值的溫度或溫度變化，僅捕獲紅外圖像，且熱成像相機(jī)100根據(jù)時(shí)間延遲的持續(xù)時(shí)間，僅間歇性檢查溫度或溫度變化。
[0072]在步驟660和770中比較溫度或溫度變化所對(duì)照的閾值例如可由熱成像相機(jī)100的操作員來設(shè)定。閾值可以是溫度值，使得當(dāng)場景的任何部分超過閾值溫度值時(shí)捕獲紅外圖像，但如果未達(dá)到閾值溫度值，則不捕獲紅外圖像?？蛇x地，閾值可以是溫度變化，使得當(dāng)溫度中的變化超過閾值溫度變化量時(shí)，捕獲紅外圖像，但如果未出現(xiàn)閾值溫度變化，則不捕獲紅外圖像。在一些實(shí)施例中，閾值的溫度變化可以是溫度的增加或降低，而在其它實(shí)施例中，閾值可以僅僅是溫度增加。在一些實(shí)施例中，閾值溫度變化與場景中的物體的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。也就是說，在一些實(shí)施例中，閾值檢測是對(duì)所成像的場景中的物體運(yùn)動(dòng)的檢測。
[0073]當(dāng)比較熱圖像的溫度所對(duì)照的閾值是溫度值時(shí)，它可以是在紅外圖像內(nèi)或紅外圖像的選擇部分內(nèi)的任意點(diǎn)的最大溫度、紅外圖像作為整體或紅外圖像的選擇部分作為整體的平均溫度值、或用于比較的紅外圖像(其可由操作者選擇)中的特定點(diǎn)的溫度。[0074]此外，當(dāng)比較熱圖像的溫度所對(duì)照的閾值是溫度變化時(shí)，比較的基礎(chǔ)可以是例如在步驟630和730中捕獲的最近的紅外圖像?？蛇x地，比較的基礎(chǔ)可以是例如在步驟660和770中由熱成像相機(jī)100檢測的最近的紅外圖像。此外，可以在先前(捕獲或檢測)的圖像中的任何地方的最大溫度與在當(dāng)前檢測的圖像中的任何地方的最大溫度之間進(jìn)行比較?？蛇x地，可以在先前(捕獲或檢測)的圖像中的平均溫度與在當(dāng)前檢測的圖像中的平均溫度之間進(jìn)行比較。而且，在一些實(shí)施例中，比較可以是所成像的場景中的物體在正被比較的圖像之間是否移動(dòng)(例如，跨越幀轉(zhuǎn)換)。在一些實(shí)施例中，在圖像的相同部分之間(例如在先前(捕獲或檢測)的圖像和當(dāng)前檢測的圖像的相同像素之間通行比較。在這樣的實(shí)施例中，可在先前的圖像與當(dāng)前的圖像之間進(jìn)行像素間比較。在一些實(shí)施例中，如果在當(dāng)前圖像的任何部分(例如任何像素)相比于在先前(捕獲或檢測)圖像的相同部分中的溫度變化超過了閾值，則可認(rèn)為超過了閾值。
[0075]在一些實(shí)施例中，間歇圖片的循環(huán)無限地繼續(xù)而未規(guī)定持續(xù)時(shí)間。在其它實(shí)施例中，操作員可能需要或可以具有輸入過程的總持續(xù)時(shí)間的選項(xiàng)。持續(xù)時(shí)間可以是以時(shí)間(例如分鐘、小時(shí)或天)為單位，或可以是所捕獲的紅外圖像的數(shù)量或所捕獲的圖像的編輯的時(shí)間長度。熱成像相機(jī)100可繼續(xù)間歇地監(jiān)測場景和/或捕獲紅外圖像，直到持續(xù)時(shí)間結(jié)束為止，此時(shí)熱成像相機(jī)100可中斷該過程并也可切斷電源。
[0076]本文所述的實(shí)施例可用于使用熱成像相機(jī)100通過僅間歇性拍攝紅外圖像來監(jiān)測場景一段延長的時(shí)間。這將對(duì)監(jiān)測設(shè)備(例如工廠中的機(jī)器或生產(chǎn)線或監(jiān)測輸送機(jī)上的產(chǎn)品)是有用的。在一些實(shí)施例中，它可用于檢測白蟻損壞，例如在建筑物或家的墻壁內(nèi)的隱藏的損壞。白蟻會(huì)引起板巖、木材或墻壁內(nèi)的其它材料的損失。各個(gè)實(shí)施例均可使用熱成像相機(jī)100來檢測這樣的損壞。熱成像相機(jī)100可定位成監(jiān)測場景，例如被懷疑有白蟻損壞的建筑物或家的內(nèi)壁或外壁。熱成像相機(jī)100所位于的并包括墻壁的房間的環(huán)境溫度可例如通過將熱源施加到房間而被加熱。當(dāng)房間被加熱時(shí)，熱成像相機(jī)100可監(jiān)測場景。該監(jiān)測可以根據(jù)本文所述的間歇過程或其它間歇過程而是間歇的，或可以是連續(xù)的。因?yàn)榘紫亾p壞的區(qū)域具有與周圍區(qū)域不同的熱特性，場景的該部分可表現(xiàn)得不同于周圍的區(qū)域，例如周圍的墻壁。例如，差異的區(qū)域(例如光區(qū)域或其它彩色區(qū)域)可出現(xiàn)在場景中，因?yàn)楸硎鞠鄬?duì)熱點(diǎn)的房間正被加熱。該區(qū)域可對(duì)應(yīng)于白蟻損壞的區(qū)域，并可在稍后的時(shí)間被選擇性地修補(bǔ)，從而最小化所需重建的量。即使這樣的區(qū)域在家或建筑物墻壁內(nèi)部以其它方式是不可見的，以這種方式也可以識(shí)別白蟻損壞的區(qū)域，而不需要損壞墻壁以在墻壁內(nèi)進(jìn)行視覺檢查。
[0077]已描述了示例性的熱成像相機(jī)和相關(guān)技術(shù)。本公開內(nèi)容中描述的技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)或編碼在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，諸如包含指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。例如，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，嵌入或編碼到計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的指令會(huì)使得可編程處理器，或其它處理器執(zhí)行該方法。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、硬盤、光學(xué)介質(zhì)、或其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0078]已經(jīng)描述了各個(gè)示例。這些和其它示例均在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用熱成像相機(jī)來監(jiān)測場景的溫度的方法，包括: a)將時(shí)間延遲間隔的量輸入到所述相機(jī)的延遲定時(shí)器中； b)捕獲所述場景的紅外圖像，其中，捕獲所述紅外圖像觸發(fā)所述時(shí)間延遲間隔開始； c)在所述時(shí)間延遲間隔結(jié)束時(shí)，捕獲所述場景的另一紅外圖像，其中，捕獲另一紅外圖像觸發(fā)所述時(shí)間延遲再次開始；以及 d)多次重復(fù)步驟C。
2.一種使用熱成像相機(jī)監(jiān)測場景的溫度的方法，包括: a)將溫度閾值選定到所述相機(jī)中； b)捕獲所述場景的紅外圖像； c)在捕獲所述紅外圖像之后，檢測所述場景的熱能； d)如果所檢測的熱能未超過所述閾值，則繼續(xù)檢測所述場景的熱能； e)如果所檢測的熱能超過所述閾值，則捕獲所述場景的另一紅外圖像； f)在捕獲所述場景的另一紅外圖像之后，重新開始檢測所述場景的熱能；以及 g)多次重復(fù)步驟d-f。
3.一種使用熱成像相機(jī)監(jiān)測場景的溫度的方法，包括: a)將溫度閾值輸入到所述相機(jī)中； b)將時(shí)間延遲間隔的量輸入到所述相機(jī)的延遲定時(shí)器中； c)捕獲所述場景的紅外圖像； d)啟動(dòng)所述延遲定時(shí)器，其中，捕獲所述紅外圖像觸發(fā)所述延遲定時(shí)器啟動(dòng)； e)在所述時(shí)間延遲間隔結(jié)束時(shí)，檢測所述場景的熱能； f)如果所檢測的熱能未超過所述閾值，則重新啟動(dòng)所述延遲定時(shí)器； g)如果所檢測的熱能超過所述閾值，則捕獲所述場景的另一紅外圖像，并隨后重新啟動(dòng)所述延遲定時(shí)器； h)多次重復(fù)步驟e-g。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，捕獲所述紅外圖像還觸發(fā)所述相機(jī)進(jìn)入睡眠模式，且其中，所述相機(jī)在所述時(shí)間延遲間隔結(jié)束時(shí)返回到全功率。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，當(dāng)所述相機(jī)處于所述睡眠模式時(shí)，中斷對(duì)除了所述延遲定時(shí)器以外的所有相機(jī)部件的電力。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括輸入監(jiān)測的持續(xù)時(shí)間，其中視情況重復(fù)步驟C、f或g，直到所述持續(xù)時(shí)間結(jié)束為止。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括存儲(chǔ)在步驟a和c中得到的所述紅外圖像，或視情況而定，并將它們組合以形成圖像流。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括經(jīng)由幀緩沖器緩存所述場景的紅外圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，捕獲所述場景的所述紅外圖像包括從所述幀緩沖器捕獲至少一些紅外圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，來自所述幀緩沖器的所述至少一些紅外圖像包括在所檢測的熱能超過所述閾值之前和之后的所述場景的紅外圖像。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，捕獲所述場景的所述紅外圖像包括捕獲紅外圖像的多個(gè)幀。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)在步驟c和f中檢測到所述場景的所述熱能時(shí)，或視情況而定，所述相機(jī)處于睡眠模式。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)所述相機(jī)處于睡眠模式時(shí)，中斷對(duì)未正在使用的相機(jī)部件的電力供應(yīng)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，當(dāng)所述相機(jī)處于睡眠模式時(shí)，對(duì)用于檢測所述場景的熱能的所述相機(jī)的片上系統(tǒng)繼續(xù)供應(yīng)電力。
15.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括分析所檢測的熱能是否超過所述閾值，其中，所述分析由片上系統(tǒng)的mpeg編碼器塊來執(zhí)行，其中，所述片上系統(tǒng)包括處理器。
16. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述閾值包括溫度值。
17.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述閾值包括溫度增加的量。
18.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所捕獲的紅外圖像組合成圖像流。
19.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4至18在至少引用權(quán)利要求3時(shí)的任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟c中捕獲所述紅外圖像或在步驟d中啟動(dòng)所述延遲定時(shí)器觸發(fā)所述相機(jī)進(jìn)入睡眠模式，并且其中，在步驟g中捕獲另一紅外圖像或在步驟g中重新啟動(dòng)所述延遲定時(shí)器也觸發(fā)所述相機(jī)進(jìn)入睡眠模式。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，步驟e還包括在所述時(shí)間延遲間隔結(jié)束時(shí)并在步驟e中檢測所述場景的熱能之前返回對(duì)所述相機(jī)的全功率。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，如果在步驟d中所檢測的熱能超過所述閾值，則在捕獲所述場景的另一紅外圖像之前返回對(duì)所述相機(jī)的全功率。
22.如權(quán)利要求3和19至21中的任一項(xiàng)或權(quán)利要求4至18在至少引用權(quán)利要求3時(shí)的任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所捕獲的圖像組合成圖像流。
23.一種熱成像相機(jī)，包括: 用于將一個(gè)或多個(gè)值輸入到所述相機(jī)中的裝置，所述值選自由以下所構(gòu)成的組:溫度閾值和用于所述相機(jī)的延遲定時(shí)器的時(shí)間延遲間隔的量； 用于捕獲場景的紅外圖像的裝置；以及 用于控制所述相機(jī)的操作的處理器和存儲(chǔ)器；其中 所述相機(jī)能夠根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法來操作。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK103575406SQ201310342755
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月10日
【發(fā)明者】J·T·皮克特, T·海因克 申請(qǐng)人:弗盧克公司