專利名稱：無需溫度調(diào)節(jié)用于對檢測器輸出的圖像進(jìn)行校正的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外成像和利用輻射熱計(jì)的高溫測定技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及與檢測頻帶和所使用的輻射熱材料的類型無關(guān)的輻射熱計(jì)檢測器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，為紅外成像設(shè)計(jì)的檢測器被制造為單元檢測器或者輻射熱計(jì)的一維或者二維陣列，所述輻射熱計(jì)采用借助具有高熱阻的支臂 懸置在通常由硅形成的基底上方的薄膜的形式。這種懸置薄膜組件形成通常被稱為“網(wǎng)膜”的陣列檢測元件?；淄ǔ０ㄓ糜陧樞?qū)ぶ穯卧獧z測器的裝置和用于電激勵單元檢測器并且預(yù)處理這些輻射熱計(jì)產(chǎn)生的電信號的裝置。該基底和所集成的裝置通常被稱為“讀出電路”。為了利用該檢測器獲得景物，將景物通過適當(dāng)光學(xué)元件投影到網(wǎng)膜上，網(wǎng)膜排列在光學(xué)元件的焦面上，并且定時電激勵信號通過讀出電路施加到每個輻射熱計(jì)或者每行輻射熱計(jì)，以獲得構(gòu)成每個所述單元檢測器達(dá)到的溫度的圖像的電信號。然后，讀出電路將該信號處理到較大或者較小的范圍，然后，如果適用，則利用封裝之外的電子器件處理，以產(chǎn)生所觀看的景物的熱圖像。這種檢測器在其制造成本和實(shí)現(xiàn)方面具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是也具有限制采用這種檢測器的系統(tǒng)的性能的缺點(diǎn)。特別是，在所獲得的圖像的均勻性方面存在問題。實(shí)際上，當(dāng)對均勻圖像曝光時，不是所有的輻射熱計(jì)都精確發(fā)出相同的信號，并且這導(dǎo)致在這樣獲得的圖像中產(chǎn)生固定空間噪聲，并且該噪聲對所產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量具有嚴(yán)重的負(fù)面影響。通常被稱為“偏移色散”。然后，通過從所述圖像的每個像素中減去存儲在“偏移表”中的對應(yīng)于該像素的偏移，對由輻射熱計(jì)陣列獲得的圖像校正偏移色散，其中“偏移表”是在工廠通過用具有已知恒溫的黑體曝光網(wǎng)膜來進(jìn)行校準(zhǔn)而獲得的。因此，均勻景物的校正圖像基本上是均勻的。然而，確定偏移表通常是費(fèi)事耗時的任務(wù)。實(shí)際上，它包括將具有已知均勻溫度的景物，即，傳統(tǒng)上的均勻溫度黑體，展現(xiàn)在檢測器之前，在需要時仔細(xì)確?；旧系扔诤隗w的溫度的恒定網(wǎng)膜溫度。此外，輻射熱計(jì)的偏移取決于其溫度，因此，如果輻射熱計(jì)的溫度偏離用于確定偏移表的溫度，則后者變得無關(guān)緊要，并且校正不令人滿意。為了克服第一種熱輻射檢測器的問題，利用例如珀?duì)柼?yīng)模塊或者加熱器，對焦面進(jìn)行溫度控制。意圖是確保輻射熱計(jì)的溫度變化僅由發(fā)自所觀看的景物的輻照引起。在具有溫控焦面的第一種檢測器中，根據(jù)單個預(yù)定溫度設(shè)定值，執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)。這被稱為“單溫控制模式”。這種情況的優(yōu)點(diǎn)是，檢測器的工作溫度范圍基本上被限制在所述設(shè)定值附近，因此，可以適用單個偏移表。這樣限制了工廠校準(zhǔn)的范圍。另一方面，檢測器的能量消耗與最佳值相去甚遠(yuǎn)，并且這甚至可能變成單獨(dú)便攜式檢測器情況的限制因素。實(shí)際上，當(dāng)檢測器的環(huán)境溫度基本上偏離溫度設(shè)定值時，用于溫度控制目的的能量相當(dāng)大。不僅如此，即使進(jìn)行溫度控制，也不能確保良好的恒溫。該檢測器始終受到來自網(wǎng)膜環(huán)境(特別裝配有網(wǎng)膜的封裝)的溫度擾動的影響；該封裝及其相關(guān)元件(光學(xué)元件、光圈等)的溫度根據(jù)來自其外部環(huán)境的輻照和其它干擾而隨意變化。實(shí)際上，始終存在偏離溫度設(shè)定值的瞬變，并且這些瞬變越大，則環(huán)境溫度偏離設(shè)定值越多。因?yàn)閱螠乜啬Ｊ较哪芰?，并且環(huán)境溫度偏離焦面的單一溫度設(shè)定值越多，則單溫控模式的精度越來越低，所以被稱為“多溫控檢測器”的第二種溫控檢測器使用幾個溫度設(shè)定值，以使環(huán)境溫度與網(wǎng)膜的溫度之差保持低于預(yù)定閾值。這樣將溫控用途消耗的能量降低到最小，并且偏移校正的不準(zhǔn)確度與溫度無關(guān)。然而，其前提條件是具有每個溫度設(shè)定值的偏移表。為了從多溫控模式的優(yōu)點(diǎn)獲得最大好處，偏移表的數(shù)量通常大，并且這涉及對這些表非常冗長的工廠校準(zhǔn)，因此，制造成本相當(dāng)高。此外，在使用中，發(fā)現(xiàn)存在從第一溫度設(shè)定值到第二溫度設(shè)定值的變化時的過渡期間導(dǎo)致檢測器產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量降低。因?yàn)闇乜貦z測器消耗大量能量并且笨重，所以開發(fā)了通常稱為無TEC (無熱電冷
卻)檢測器的非溫控檢測器或者“非冷卻”檢測器。在例如文獻(xiàn)EP 1953509和US 6433333描述的第一種無TEC檢測器中，在檢測器的假定工作范圍內(nèi)，對于焦面上的各種溫度，在工廠獲取多個偏移表，然后，將它們存儲在檢測器中。通常，為了設(shè)定檢測器的環(huán)境溫度，將檢測器布置在恒溫箱中，恒溫箱用于使一系列穩(wěn)定溫度級中的每個保持約I小時。在最終的分析中，該校準(zhǔn)處理花費(fèi)幾個小時的時間，并且需要恒溫箱，因此，對于制造商而言特別昂貴。在操作檢測器時，測量基底上一點(diǎn)的溫度，并且根據(jù)測量溫度從存儲的表中選擇偏移表，或者通過插入存儲的偏移表，獲得測量溫度的工作偏移表。因此，這樣產(chǎn)生的偏移表和隨后的校正表是溫度相關(guān)的。然而，這種校正的有效性取決于所使用的偏移表的相關(guān)性。實(shí)際上，對于相關(guān)溫度范圍，需要提供相當(dāng)數(shù)量的表，因此，這是昂貴的。因?yàn)橐呀?jīng)證明使用偏移表是不經(jīng)濟(jì)的，所以設(shè)計(jì)了其它類型的校正。在例如文獻(xiàn)US 5756999和US 6028309描述的第二種無TEC檢測器中，通過應(yīng)用可變偏置來校正輻射熱計(jì)的偏移色散。實(shí)際上，輻射熱計(jì)輸出的信號與流過它的電流直接相關(guān)。因此，調(diào)節(jié)該電流就調(diào)節(jié)了輻射熱計(jì)的連續(xù)輸出電平，并因此而調(diào)節(jié)其偏移值。然而，這種校正涉及對每個輻射熱計(jì)定制偏置電路系統(tǒng)，并且這樣導(dǎo)致檢測器電路的設(shè)計(jì)更復(fù)雜并降低了生產(chǎn)率。不僅如此，還可以看到信噪比的有害惡化。此外，盡管與第一種情況的表的數(shù)量相比數(shù)量上有限，但是這種類型的校正仍需要偏移表。在例如文獻(xiàn)US 6690013描述的第三種無TEC檢測器中，根據(jù)基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷妮椛錈嵊?jì)的測量電阻校正偏移色散。然而，僅測量像素的電阻不能代表偏移色散是所有原因。因此，這樣執(zhí)行校正僅部分有效。此外，與涉及產(chǎn)生偏移表的校準(zhǔn)相同，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵彩褂靡蠊S校準(zhǔn)的參數(shù)表。最后，在例如文獻(xiàn)WO 2007/106018描述的第四種無TEC檢測器中，偏移色散校正基于實(shí)際景物本身，更特別地，基于使用檢測器觀察到的景物上的時變信息。這種類型的校正的優(yōu)點(diǎn)是，不需要事先進(jìn)行任何工廠校準(zhǔn)。另一方面，這種類型的校正不適于運(yùn)動的景物，根據(jù)其原理，這種校正沒有或者至少顯著降低了對景物中的靜態(tài)要素或者慢動要素的檢測。此外，在特定條件下可能出現(xiàn)不代表所觀察到的景物的“gost”圖像。文獻(xiàn)US-A-2005/0029453公開了一種用于根據(jù)檢測器正在工作時拍攝的來自快門的兩幅圖像更新偏移表的方法。該方法涉及測試用于更新偏移表的條件，例如，與從最后計(jì)算了偏移表開始觀察到的溫度變化相關(guān)的條件或者與偏移表的使用時長相關(guān)的條件，并且如果滿足該條件，則從快門獲取新圖像。一獲取了該新圖像，就根據(jù)該新圖像和最后更新時獲得的圖像計(jì)算新偏移表。應(yīng)當(dāng)注意,基于向前校準(zhǔn)偏移表的校正最有效，因?yàn)榘谒霰碇械闹蹬c輻射熱計(jì)的測量偏移直接關(guān)聯(lián)。此外，這種校正不對檢測器的運(yùn)轉(zhuǎn)造成任何限制。試圖限制甚或消除偏移表的變型校正使得可以設(shè)計(jì)不昂貴的無TEC檢測器，但是對校正質(zhì)量有不利影響，或者對使用檢測器有限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于校正不進(jìn)行任何在先工廠校準(zhǔn)的無TEC檢測器的偏移變化的簡單、有效方法。
為此，本發(fā)明的目的是一種用于在不進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的情況下，校正檢測器的輻射熱計(jì)的陣列產(chǎn)生的圖像的方法，所述陣列(10)包括排列在光學(xué)元件的焦面上并且懸置在基底上方的熱輻射薄膜的網(wǎng)膜，在該基底上，形成能夠輸出對應(yīng)于陣列中的每個輻射熱計(jì)的與觀察到的景物相關(guān)的原信號值的流的讀出電路，其中該檢測器還包括排列在光學(xué)元件與網(wǎng)膜之間的快門，并且在檢測器的環(huán)境溫度條件自由改變的工作模式下，該方法包括■第一步驟，用于使快門閉合并且獲取如下并將如下存儲在檢測器的存儲器內(nèi)〇當(dāng)前原值表，所述原值對應(yīng)于由輻射熱計(jì)陣列(10)獲得的快門的圖像；以及〇獲取所述當(dāng)前原值表時檢測器的溫度，■第二步驟，用于根據(jù)如下確定檢測器的當(dāng)前溫度的偏移校正表并且將它存儲在檢測器的存儲器內(nèi)〇所述當(dāng)前原值表和與其相關(guān)的溫度；以及〇先前存儲在檢測器的存儲器內(nèi)的、與由輻射熱計(jì)陣列獲得的快門的圖像對應(yīng)的一組現(xiàn)有原值表，和在獲取這些表時與這些表中的每個分別相關(guān)的檢測器溫度，所述溫度被存儲在檢測器的存儲器內(nèi)；以及■第三步驟，用于利用偏移校正表校正原值流，根據(jù)本發(fā)明，該方法包括用于在獲取一個當(dāng)前原值表后保持一組現(xiàn)有原值表的保持處理，該保持處理包括■測試?yán)卯?dāng)前原值表代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表的條件；以及■如果滿足所述條件，則利用當(dāng)前原值表代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表，并且利用當(dāng)前原值表的獲取溫度代替被代替的表的獲取溫度，該測試包括根據(jù)至少一個預(yù)定判據(jù)，確定是否存在通過用在后續(xù)偏移表的確定上比所述一組現(xiàn)有原值表更相關(guān)的當(dāng)前表來代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表而獲得的新的
一組表。在此利用術(shù)語“原值”表示在未對其進(jìn)行任何偏移校正的情況下從輻射熱計(jì)獲得的信號。利用術(shù)語“保持”表示對激活第一步驟以及修改或者不修改該組原值進(jìn)行判定的處理和根據(jù)所進(jìn)行的判定進(jìn)行這些修改的處理。該判定執(zhí)行處理基于與原值表同時獲取并存儲并且裝載到這些表內(nèi)的特定數(shù)量的檢測器狀態(tài)參數(shù)的值。該判定執(zhí)行處理包括一系列意圖判定它是否適于“更新”該組的條件操作。“更新”被定義為使該組的要素的數(shù)量N遞增和/或者根據(jù)原值和/或者參數(shù)修改最后獲取的要素之外的該組中的至少一個要素。換句話說，本發(fā)明支持通過測試?yán)媒?jīng)驗(yàn)獲得偏移校正值的原理。然而，不是在工廠校準(zhǔn)時，而是在實(shí)際操作檢測器時，最終獲得這些值，假定快門的作用與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)校準(zhǔn)偏移表時使用的均勻溫度黑體的作用相同。然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了獲得最佳精度的用于校準(zhǔn)偏移色散的值，根據(jù)非常嚴(yán)格的獲取條件來校準(zhǔn)偏移表，由于快門處于環(huán)境溫度，因而本發(fā)明采用受限較少的條件，并且無需進(jìn)行任何溫度控制。因此，為了獲得用于計(jì)算偏移校正值的原值，不需要調(diào)節(jié)焦面的溫度。此外，也不需要焦面的溫度基本上等于景物的溫度。最后，盡管初看起來校正質(zhì)量低于基于工廠精確校準(zhǔn)的偏移表的校正，但是實(shí)際上根據(jù)本發(fā)明的偏移色散校正質(zhì)量良好。下面將結(jié)合圖8和9描述，實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的校正的質(zhì)量與根據(jù)精確的工廠校準(zhǔn)表獲得的校正的質(zhì)量基本相同。因此，本發(fā)明突破了本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的通常認(rèn)識和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)中的明示或者暗示理解的內(nèi)容，即，為了獲 得精確校正而不得不需要在良好控制的實(shí)驗(yàn)條件下校準(zhǔn)的表。實(shí)際上，本發(fā)明不需要進(jìn)行工廠校準(zhǔn)，并且這樣顯著降低了制造檢測器的成本，并且在檢測器工作的同時，可以獲得用于校正用途的值。本發(fā)明另外從3個優(yōu)點(diǎn)受益。檢測器在無TEC模式下工作，這意味著能量消耗被降低到最低，工廠校準(zhǔn)被減少到最少，并且所獲得的圖像質(zhì)量非常令人滿意。請注意，根據(jù)本發(fā)明的方法與文獻(xiàn)US-A-2005/0029453描述的方法的不同之處在于，本發(fā)明利用當(dāng)前表更新存儲的一組現(xiàn)有表的方式。首先，根據(jù)本發(fā)明的方法和文獻(xiàn)US-A-2005/0029453中描述的方法都利用當(dāng)前表計(jì)算偏移表。實(shí)際上，在相關(guān)時刻，當(dāng)前表被認(rèn)為包括相關(guān)信息。然而，根據(jù)本發(fā)明并且與文獻(xiàn)US-A-2005/0029453中的方法相反，存在用于更新一組原值表的附加處理，這與更新偏移表的處理不同，并且包括其自身的判據(jù)。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行測試以確定利用當(dāng)前表代替存儲的一組表中的表是否可以獲得與計(jì)算后續(xù)計(jì)算偏移表的質(zhì)量有關(guān)的附加增益。該附加增益是與一個或者多個客觀判據(jù)/僅基于可以形成該組表的表的判據(jù)相關(guān)聯(lián)地定義的。有利地(但不局限于此)，理想的情況是例如，有規(guī)律地分隔獲取溫度并且在溫度穩(wěn)定時獲得最新的一組表。在文獻(xiàn)US-A-2005/0029453中，刻板地利用當(dāng)前表代替舊表。如果滿足溫度或者使用時長條件，則進(jìn)行代替。但不對這種代替是否有利進(jìn)行評估。例如，可能在不穩(wěn)定的熱條件下獲取當(dāng)前表，并且還可能先前更新時獲取的表本身是在不穩(wěn)定的熱條件下獲取的。因此，根據(jù)這兩個表計(jì)算的偏移表的質(zhì)量非常糟糕。如果檢測器在溫度正發(fā)生改變的環(huán)境下工作，例如，當(dāng)從熱位置移動到冷位置時，檢測器在一段時間內(nèi)產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量非常糟糕。相反，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)前表不刻板地代替該組表中的表之一，僅當(dāng)存在被判定為“較差”的表時才進(jìn)行代替。最后，為了全面理解根據(jù)本發(fā)明的方法和全面理解根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，應(yīng)當(dāng)注意，利用當(dāng)前表本身更新的頻率，對計(jì)算偏移表時刻板地使用的“質(zhì)量糟糕”的當(dāng)前表進(jìn)行管理，使該表在短時間內(nèi)始終最精確。例如，如果存在顯著溫度變化，則更頻繁地觀察溫度條件，因此，偏移表被更頻繁地更新，但不把被判定為與其它表相比更不相關(guān)的(根據(jù)預(yù)定判據(jù)，被認(rèn)為“質(zhì)量糟糕”)的當(dāng)前表保留在當(dāng)進(jìn)行后續(xù)校正時使用的最相關(guān)的組中。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，部分地或者完全根據(jù)在檢測器正在工作時獲取的當(dāng)前表來構(gòu)造存儲的一組表。因此，不對檢測器執(zhí)行工廠校準(zhǔn)。作為一種選擇，根據(jù)本發(fā)明，僅一次性對一個或者多個基準(zhǔn)檢測器確定一組原默認(rèn)值，并且最初存儲在檢測器中。然后，在檢測器工作時，逐步代替(更新)這些默認(rèn)值。因此，因?yàn)樽畛醮鎯α溯^相關(guān)默認(rèn)值，所以在該處理開始時，校正更精確。應(yīng)注意到這里并未米用事先校準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，至少一個判據(jù)包括與這些表對于檢測器的當(dāng)前工作狀態(tài)的相關(guān)性相關(guān)的判據(jù)，特別是與從表的獲取起的使用時長相關(guān)的判據(jù)和/或者與獲取所述原值表時檢測器的溫度穩(wěn)定性相關(guān)的判據(jù)。換句話說，例如，由于輻射熱計(jì)特性的漂移，用作計(jì)算偏移校正表的基礎(chǔ)的原值表 在一段時間后可能不再準(zhǔn)確。因此，有利的是，重復(fù)地例如周期性地替代最舊的原值表，以及/或者根據(jù)有規(guī)律地重復(fù)的使用時長測試的結(jié)果來替代最舊的原值表。同樣，獲取原值表的某些條件是不適宜的，例如，當(dāng)檢測器的溫度迅速波動時獲取原值表。因此，如果存在這樣的情況，則有利的是代替(更新)先前在這種條件下獲取的原值表。因此，在檢測器使用了特定時間長度后獲得在較好條件下獲取的當(dāng)前原值表并由此獲取的最佳質(zhì)量的偏移校正表。在本發(fā)明的一個特定實(shí)施例中，至少一個判據(jù)包括與這些表對于偏移校正表的計(jì)算的相關(guān)性相關(guān)的判據(jù)。特別是，所述相關(guān)性判據(jù)包括與獲取所述表時的溫度分布有關(guān)的判據(jù)，其中更新存儲的所述一組現(xiàn)有原值表意圖確保在所述檢測器工作的溫度范圍內(nèi)的最佳溫度分布。換句話說，偏移校正表的質(zhì)量還取決于其計(jì)算方式而與計(jì)算它時使用的測量量值無關(guān)。例如，如果所有存儲表都對應(yīng)于圍繞給定溫度分組的溫度，則對于另一完全不同的溫度，通過對這樣一組表進(jìn)行內(nèi)插來計(jì)算偏移校正表只能產(chǎn)生相關(guān)性較小的值。因此，通過例如內(nèi)插，根據(jù)本發(fā)明建立和重復(fù)地更新一組原值可以使用于計(jì)算偏移校正表的原值表的溫度分布最佳。特別是，采取在通常從-20° C到+70° C的檢測器的工作范圍內(nèi)有規(guī)律地(例如每隔15° C)觸發(fā)原值表溫度獲取的步驟。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該方法還包括估計(jì)用于更新偏移校正表的第一條件，如果滿足所述第一條件，則觸發(fā)■使快門閉合、獲取當(dāng)前原值表以及存儲的一組現(xiàn)有原值表的保持處理；以及■根據(jù)當(dāng)前原值表和存儲的一組原值表，計(jì)算新偏移校正表。特別是，用于更新偏移校正值的第一條件包括與當(dāng)前原值表的使用時長相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果當(dāng)前表的使用時長超過預(yù)定時長，則滿足所述第一條件。此外，特別是，用于更新偏移校正表的第一條件包括與檢測器的當(dāng)前溫度和與當(dāng)前原值表相關(guān)聯(lián)的檢測器溫度之間的差值相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果所述差值超過第一預(yù)定閾值，則滿足所述第一條件。優(yōu)選地，該方法還包括估計(jì)用于更新偏移校正表的第二條件，并且如果滿足該第二更新條件，則觸發(fā)根據(jù)當(dāng)前原值表和存儲的一組現(xiàn)有原值表計(jì)算新偏移校正表，而不觸發(fā)保持處理。特別是，用于更新偏移校正表的第二條件包括與檢測器的當(dāng)前溫度和與最后計(jì)算偏移校正表的時間相關(guān)的檢測器溫度之間的差相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果所述差超過低于第一閾值的第二預(yù)定閾值，則滿足所述第二條件。換句話說，從最后計(jì)算偏移校正表時開始，檢測器的工作狀態(tài)已經(jīng)改變。因此，最好是更新偏移校正表。然而，在特定條件下，特別是如果檢測器的當(dāng)前溫度非常接近獲取當(dāng)前原值的溫度，例如，如果檢測器的溫度沒有發(fā)生大于零點(diǎn)幾度的變化，則保持最后獲取的當(dāng)前原值有效。換句話說，僅在根據(jù)特定條件認(rèn)為需要時才重新計(jì)算偏移校正表。這樣巧妙地避免了相關(guān)附加噪聲，以及由于任何環(huán)境改變導(dǎo)致需要密集采樣而進(jìn)行的非常繁復(fù)的重復(fù)計(jì)算，并且還降低了系統(tǒng)的功率消耗。因此，認(rèn)為該溫度(已針對該溫度計(jì)算了偏移校正表)的偏移校正值對于其附近的溫度和/或者對于預(yù)定時間長度也是有效的。可以看出，本發(fā)明可以直接使用最相關(guān)的數(shù)據(jù)，特別是與檢測器的當(dāng)前溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算偏移校正值。在本發(fā)明的一個特定實(shí)施例中，偏移校正表包括通過內(nèi)插當(dāng)前原值表和存儲的一 組原值表中的預(yù)定數(shù)量的表，計(jì)算原值表，并且根據(jù)下面的等式計(jì)算偏移校正值Otl = Sistetp(Tamb)- Gn x Sinlerp(Tamh)H其中On是偏移校正表的值，是內(nèi)插原值表的平均值，Gn是用于校正對應(yīng)于所述值On的輻射熱計(jì)的增益的預(yù)定校正因數(shù)，以及Sintep(Tamb)n是與內(nèi)插表的所述值On對應(yīng)的原值。本發(fā)明的一個目的還是一種無需溫度調(diào)節(jié)的熱檢測器，包括■輻射熱計(jì)陣列，包括排列在光學(xué)元件的焦面上并且懸置在基底的上方的熱輻射薄膜的網(wǎng)膜，在該基底上形成能夠輸出對應(yīng)于陣列中的每個輻射熱計(jì)的與所觀察到的景物相關(guān)的原信號值的流的讀出電路；■至少一個溫度傳感器，能夠測量基底上的一個點(diǎn)的溫度；■可控快門，能夠?qū)W(wǎng)膜形成均勻景物；以及■信息處理裝置，包括〇存儲裝置，能夠存儲對應(yīng)于輻射熱計(jì)陣列獲取的快門的圖像的當(dāng)前原值表和當(dāng)前組原值表以及在獲取所述表的時刻熱傳感器輸出的溫度測量值；〇計(jì)算裝置，用于根據(jù)檢測器的當(dāng)前溫度、當(dāng)前原值表和先前存儲的一組原值表，計(jì)算偏移校正表；以及〇校正裝置，用于利用偏移校正表校正原值流，根據(jù)本發(fā)明，信息處理裝置還包括用于保持存儲的一組當(dāng)前原值表和偏移校正表的裝置，所述保持裝置能夠■控制所述快門閉合，之后獲取并且存儲對應(yīng)于快門的當(dāng)前原值的新當(dāng)前原值表和在獲取新當(dāng)前表的時刻從傳感器獲得的溫度測量值；以及■測試?yán)卯?dāng)前原值表代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表的條件；以及■如果滿足所述條件，則利用當(dāng)前原值表代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表，并且利用當(dāng)前原值表的獲取溫度代替被代替的表的獲取溫度，該測試包括根據(jù)至少一個預(yù)定判據(jù)，確定是否存在通過用在后續(xù)偏移表的確定上比所述一組現(xiàn)有原值表更相關(guān)的當(dāng)前表來代替所述一組現(xiàn)有原值表中的表而獲得的新的一組表。換句話說，該檢測器能夠采用上面描述的方法。


根據(jù)下面僅作為例子給出的并且與附圖相關(guān)的描述，更容易理解本發(fā)明，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的檢測器的原理圖；圖2和3是示出圖I所示檢測器使用的一種方法的流程圖；圖4示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明更新計(jì)算偏移校正值使用的表時使用的溫度判據(jù)； 圖5至7示出根據(jù)本發(fā)明計(jì)算溫度穩(wěn)定判據(jù)的步驟；以及圖8和9分別示出強(qiáng)加于輻射熱計(jì)的溫度輪廓以及通過利用所述溫度輪廓實(shí)現(xiàn)本發(fā)明獲得的剩余固定空間噪聲與時間噪聲比。
具體實(shí)施例下面的描述描述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，該優(yōu)選實(shí)施例在優(yōu)化快門的閉合的頻率(因此圖像丟失)和校正精度方面較佳。然而，必須明白在下面描述的實(shí)施例中存在兩個獨(dú)立更新條件，即使在時間上它們是重疊的一個涉及更新偏移表，一個涉及更新一組原值表。顯然，可以并行并且可以獨(dú)立執(zhí)行這兩個更新。圖I示意地示出根據(jù)本發(fā)明的熱輻射檢測器的原理圖。該檢測器不是溫控的，并且用于檢測在紅外區(qū)域內(nèi)觀察到的景物的輻照。該檢測器包括分別包括被支承、偏置和熱絕緣臂懸置在基底上方的輻射熱薄膜的單元熱檢測器或者輻射熱計(jì)的陣列10。讀出電路20和溫度傳感器30也形成在基底上，并且輻射熱計(jì)的懸置薄膜集中形成布置在光學(xué)元件40的焦面上的網(wǎng)膜陣列?？煽乜扉T50也設(shè)置在光學(xué)元件40與輻射熱計(jì)的陣列10之間的光路上。讀出電路20提供表示光學(xué)元件40形成的觀察景物的熱圖像的數(shù)字視頻流，而溫度傳感器30輸出表示測量溫度并且與視頻流相關(guān)的數(shù)字信號。電路20的輸出信號例如通過抽樣來管理，并且被保持，之后，以在現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式復(fù)用。上面描述的部件的布局和操作是傳統(tǒng)的，并且為了簡潔起見，不做更詳細(xì)解釋。讀出電路20的輸出端的數(shù)據(jù)構(gòu)成“原”數(shù)據(jù)，即，為了校正輻射熱計(jì)中的瑕疵而進(jìn)行模擬或者數(shù)字處理之前的數(shù)據(jù)。因此，電路20提供的視頻流中的圖像中的像素對應(yīng)于從輻射熱計(jì)獲得的原值。諸如數(shù)字信號處理器(DSP)的高速計(jì)算電路60連接到讀出電路20的輸出端，并且對該流中的每幅圖像應(yīng)用偏移和增益校正，以校正陣列10中的輻射熱計(jì)的偏移色散和增益色散。這種校正通常被稱為“兩點(diǎn)”校正，并且優(yōu)選地根據(jù)如下等式執(zhí)行Scor (i, j) = G (i, j) X Sbrut (i, j) +0 (i, j)(I)其中■ Sbrat (i，j)是在電路20輸出的視頻流中的圖像中具有坐標(biāo)(i，j)的像素的原值；■ Scor (i, j)是對偏移色散和增益色散校正的像素(i，j)的值；
■ 0(i, j)是存儲在與高速DSP 60相關(guān)的存儲單元80中的偏移表81內(nèi)的像素(i，j)的偏移校正因數(shù)；以及■ G(i, j)是存儲在存儲單元80中的增益表82內(nèi)的像素(i，j)的增益校正因數(shù)。存儲單元80還可以存儲預(yù)定數(shù)量M+1的下面被稱為“快門”表83、81、842、843、…、84M的特定原值表，該原值表對應(yīng)于當(dāng)快門50閉合時形成的由讀出電路20提供的圖像。快門表83,84^4^4、…、84M中的每一個存儲有自身的獲取被表征的參數(shù)，特別是自身的獲取時刻被表征的參數(shù)以及所述獲取時傳感器30測量的溫度和表征獲取質(zhì)量的參數(shù)，后面將做詳細(xì)解釋。還設(shè)置了保持與計(jì)算單元70。該單元在下面被稱為“單元70”，它連接到快門50、讀出電路20和存儲單元80。單元70包括存儲器72和內(nèi)部時鐘74，存儲器72用于存儲為了獲得存儲器80內(nèi)的表而使用的中間計(jì)算值，內(nèi)部時鐘74用于對當(dāng)計(jì)算各種表時出現(xiàn)的事件進(jìn)行標(biāo)記的時間戳，后面將做詳細(xì)解釋。
當(dāng)檢測器離開工廠時，對單元80的偏移表和快門表保留的存儲區(qū)的內(nèi)容優(yōu)選是自由的(不限定或者說是任意的)。在該空間內(nèi)逐步形成偏移表81和快門表83、84、842、843、…、84n(N〈=M)(根據(jù)其初始內(nèi)容或者換句話說根據(jù)初始化內(nèi)容獲取并且存儲)，然后，在第一次使用之前在未預(yù)先校準(zhǔn)檢測器的情況下，僅在檢測器正在工作時更新它們。對于高速DSP 60采用的基于等式(I)的兩點(diǎn)校正，增益表82通常在工廠校準(zhǔn)。為此，獲取分別由讀出電路60輸出的第一和第二均勻溫度黑體的第一和第二輸出圖像，第一黑體的溫度低于第二黑體的溫度，并且輻射熱計(jì)陣列10處于相同的基準(zhǔn)環(huán)境溫度。提醒讀者，這里的術(shù)語“環(huán)境溫度”代表檢測器的焦面所處的并因此而其網(wǎng)膜所處的溫度。環(huán)境溫度與入射到檢測網(wǎng)膜的輻照輻射的輻射熱計(jì)的溫度不同，因此，輻射熱計(jì)的溫度不能用作環(huán)境溫度的測量值。然后，根據(jù)如下等式計(jì)算像素(i，j)的增益校正因數(shù)G(i，j)(；(/, /) = MiJlzMliJl(2)
Sl(Lj)^S2(Lj)其中■ S1 (i, j)是第一圖像中的像素(i，j)的值；■ S2 (i, j)是第二圖像中的像素(i，j)的值；■ .孓JjJ)是所有表S1或者S2的平均值。單元70管理快門表83、84、842、843、…、84N的內(nèi)容，并且利用現(xiàn)在描述的根據(jù)本發(fā)明的方法，參考圖2和3所示的流程圖，根據(jù)快門表83、84:、842、843、…、84N計(jì)算偏移表81。在步驟100使檢測器接通后，在102，通過使快門50閉合并且利用構(gòu)成該新快門表的存儲表將讀出電路20的輸出流中的圖像(原值表)存儲在單元70的存儲器72中，單元70對獲取新快門表進(jìn)行控制。在存儲所述表的同時，傳感器30在獲取該表的時刻測量的基底的溫度Tamb和該時刻tawiui被存儲在存儲器72中。有利的是，還估計(jì)用于表征獲取新快門表的質(zhì)量的參數(shù)，并且將它與新快門表并且更特別地與獲取時的溫度穩(wěn)定性一起存儲。根據(jù)本發(fā)明，利用之后被稱為“溫度穩(wěn)定性判據(jù)”的穩(wěn)定性判據(jù)量化獲取時的溫度穩(wěn)定性，并且下面將做更詳細(xì)解釋。
為此，在保持處理的同時，單元70周期性地抽樣溫度信號，通常每隔兩秒一次，并且利用包括獲取新快門表的時刻的時間抽樣估計(jì)所謂“溫度穩(wěn)定性”參數(shù)。單元70將該穩(wěn)定性參數(shù)以與新快門表相關(guān)的參數(shù)的形式存儲在存儲器72中。然后，該方法繼續(xù)，在104，利用存儲在單元70的存儲器72內(nèi)的新獲取的表代替快門表83。因此，顯而易見，在存儲器80中存儲的表中，快門表83是最新的表，并且它被指定為當(dāng)前快門表或者當(dāng)前表。然后，步驟104繼續(xù)到步驟106，在步驟106，估計(jì)用于更新表84i、842、843、…、84N的一系列條件，并且如果滿足條件之一，該表就被更新。更具體地說，確定表83是否應(yīng)當(dāng)添加到現(xiàn)有表84i、842、843、…、84N，或者它是否應(yīng)當(dāng)替換它們之一，后面將做更詳細(xì)解釋。然后，該方法繼續(xù)，在108，更新偏移表81。有利的是，通過多項(xiàng)式內(nèi)插當(dāng)前表83和N個可用表84i、842、843、…、84N中的n個表來執(zhí)行偏移表81的更新。例如，本發(fā)明意在獲得7個表84i、842、843、…、847 (M=7)，但是在5個表84^84^…、845可用時根據(jù)當(dāng)前表83和從序列84:、842、843、…、845中選擇的兩個表來執(zhí)行內(nèi)插，即，在3個快門表之間進(jìn)行 內(nèi)插。應(yīng)當(dāng)明白，檢測器工作了足夠的總時間長度后，表數(shù)量N將達(dá)到預(yù)定數(shù)M = 7，并且在序列84、842、843、…、847形式的7個表中選擇的兩個表用于內(nèi)插。然后，單元70讀取傳感器30輸出的“當(dāng)前”溫度測量值(關(guān)注時刻的測量值)，并且根據(jù)后者，通過將每個要素插入單元70的存儲器72存儲的所謂“內(nèi)插表”中，進(jìn)行估計(jì)。與檢測器首先投入運(yùn)行時的情況相同，如果對于多項(xiàng)式內(nèi)插，快門表84p842、843、…、84n的數(shù)量還不夠大，例如，如果在離開工廠之前，沒有預(yù)存默認(rèn)表，則使內(nèi)插程度適應(yīng)存儲單元80內(nèi)的表的數(shù)量。因此，如果存儲單元80內(nèi)僅存在當(dāng)前表83，則在112，內(nèi)插表內(nèi)插表被設(shè)置為與當(dāng)前表83相等(用于測試存儲單元80中存在的表的數(shù)量的測試步驟110的支路“I”)。如果存儲單元80內(nèi)存在兩個表(在這種情況下是表83和8七)，則在114采用第一階內(nèi)插(測試步驟110的支路“2”)。相反，如果存儲單元80含有至少3個快門表(在這種情況下是83、84:和842 ;測試步驟110的支路“3”)，則在116，采用第二階內(nèi)插。如果在試運(yùn)行之前，在工廠對存儲單元80裝載至少兩個默認(rèn)表84:和842，則有利的是，在測試步驟110，不再需要支路“ I ”和“2”。根據(jù)表的獲取溫度和/或者根據(jù)它們與相鄰表的溫度相關(guān)的溫度和/或者根據(jù)它們的溫度穩(wěn)定性，對從M個存儲表中選擇的n個快門表進(jìn)行選擇。然而，可以利用其它類型的判據(jù)選擇，選擇被指定用于內(nèi)插計(jì)算的快門表。請注意，由于有規(guī)律地或者周期性地更新當(dāng)前表83，后面將做解釋，所以允許詢問是否需要內(nèi)插，因此，特別是，如果內(nèi)插使用大量計(jì)算資源則最后詢問是否需要獲取并且存儲快門表84i、842、843、...、84n。環(huán)境溫度(例如幾十度)的少量變化導(dǎo)致電路20的輸出信號的原值發(fā)生大的變化，因此，在“當(dāng)前”環(huán)境溫度下，根據(jù)獲取的最新快門表83 (更精確的用于計(jì)算偏移表的表)的內(nèi)插有效性也改變。此外，非常頻繁地更新當(dāng)前表83是不利的，因?yàn)樵诳扉T50閉合時檢測器不工作。內(nèi)插一完成，該方法就繼續(xù)，在118，根據(jù)獲得的內(nèi)插表，計(jì)算新偏移表81。優(yōu)選地根據(jù)如下等式，更新偏移表81中的每個要素(i，j)()(Lj y=JZZ-G(i,j) X HinuJi,])
其中■ Sinterp (i, j)是內(nèi)插表Sintwp中要素(i，j)的值；以及MSinlerp 是內(nèi)插表 S
interp
的要素的平均值。

隨著計(jì)算的進(jìn)行，0(i, j)值逐步存儲在單元70的存儲器72內(nèi)存儲的臨時表中，然后，在120，當(dāng)其所有要素被計(jì)算時，該臨時表代替表81。然后，利用新偏移表81校正讀出電路20輸出的視頻流。然后，步驟120繼續(xù)到步驟122，在步驟122，估計(jì)更新偏移表81的條件。盡管在檢測器被接通之后自動觸發(fā)更新該表，但是檢測器的工作條件，特別是輻射熱計(jì)的溫度條件和工作狀態(tài)隨著檢測器的使用可能發(fā)生變化。更具體地說，在步驟124，進(jìn)行測試，以判定用戶是否請求更新偏移表81。這種請求例如可以通過激活在檢測器的封裝上為此目的特別設(shè)置的控件來進(jìn)行，也可以通過檢測器裝備的人機(jī)界面(MMI)來進(jìn)行。如果進(jìn)行這種請求，則觸發(fā)用于更新偏移表的步驟108。在步驟125，用戶還可以借助另一個MMI命令請求獲取新快門表。如果進(jìn)行這種請求，則觸發(fā)用于獲取新快門表的步驟102。相反，在126，對單元70的時鐘74進(jìn)行讀取，然后，在128，將讀出的時鐘值與獲取當(dāng)前表的時刻(該時刻與當(dāng)前表83同時被存儲)進(jìn)行比較。如果在上面描述的實(shí)施例中從當(dāng)前表83 (并且因此更新偏移表81)最后被更新起開始經(jīng)歷的時間超過例如等于15分鐘的預(yù)定時長A t_min,則觸發(fā)用于獲取新快門表83的步驟102。如果不是在130讀取傳感器30測量的當(dāng)前溫度的情況，則在132，將測量溫度與獲取當(dāng)前表83的時的溫度(該溫度與當(dāng)前表83同時被存儲)進(jìn)行比較。如果這兩個溫度之間的差值的絕對值超過例如等于1° C的第一預(yù)定閾值A(chǔ) Tamb_shut_min,則觸發(fā)用于獲取新快門表83的步驟102。否則，在134，將這兩個溫度的差值的絕對值與小于第一閾值A(chǔ) Tamb_shut_min并且等于零點(diǎn)幾度例如0. 2° C的第二預(yù)定閾值A(chǔ)Tamb_int_min進(jìn)行比較。如果該差值小于第二閾值A(chǔ) Tamb_shut_min,則該方法分支到步驟124,以重新估計(jì)用于更新偏移表81的條件。相反，如果該差值超過第二閾值A(chǔ) Tamb_shut_min,則該方法分支到內(nèi)插步驟108，以對傳感器30測量的與當(dāng)前表83中的溫度不同的當(dāng)前溫度并因此而對用于計(jì)算當(dāng)前存儲的偏移表81的溫度計(jì)算新內(nèi)插表(并因此隨后計(jì)算新偏移表83)。因此，顯而易見，當(dāng)例如因?yàn)樘f或者存在顯著溫度變化而使其有效性折衷時，更新偏移表81。現(xiàn)在參考圖3中的流程圖和圖4中的示意圖描述快門表84^8^84、…、84n的保持條件和正如在步驟104執(zhí)行的保持方式。圖4更具體地示出保持表84i、842、843、…、84N使用的各種溫度判據(jù)。為了簡潔起見，并且不使本發(fā)明難以理解，在y軸上利用標(biāo)量(表示任何輻射熱計(jì)的任意原值)表示在此存儲的這組快門表，而X軸表不它們的相關(guān)獲取溫度。最后，白色方塊表不表84^84^、843、…、84N,而黑色方塊表不當(dāng)前表83的不同例子。最后，該圖示出了至少存在兩個獲取的快門表84i、842、843、…、84N的情況。如前所述，當(dāng)檢測器最初投入使用時，如果存在兩個工廠預(yù)存默認(rèn)表84:和842，則是有利的。
如果僅存在一個存儲表84，則在102，觸發(fā)快門獲取，并且在106，將新獲取表存儲為當(dāng)前表83。然后，在通常情況下，步驟104中的測試200使支路“A”到達(dá)步驟104，后面將詳細(xì)描述步驟104。當(dāng)檢測器第一次被接通時，沒有快門表存儲在存儲器80內(nèi)。在102，觸發(fā)初始獲取，并且在步驟106，將新獲取的表存儲為當(dāng)前表83。當(dāng)在104更新快門表時，則將表83存儲(拷貝)為第一快門表841。步驟102在200開始，在200，測試當(dāng)前表83的獲取溫度是否落入與快門表84:、842、843、…、84n相關(guān)的最低溫度和最高溫度限定的溫度范圍內(nèi)。如果獲取溫度未落入所述范圍(測試200的分支“A”)，則在202，進(jìn)行新測試，以判定當(dāng)前表83的獲取溫度和表84:、842、843、…、84N的溫度當(dāng)中最新獲取的溫度之間的差值的絕對值是否小于第一溫度閾值A(chǔ) Tamb_min。
如果小于(測試202的分支“Al”)，則當(dāng)前表83替換(或者拷貝到)具有最新溫度的快門表。溫度閾值A(chǔ) Tamb_min始終小于閾值A(chǔ) Tamb_shut_min,并且對于等于I ° C的值A(chǔ) Tamb_shut_min,優(yōu)選地被選擇為約0. 9° C。作為一種選擇，該閾值尤其可以根據(jù)檢測器的工作溫度范圍、檢測器希望利用其工作的快門表84i、842、843、…、84m的額定數(shù)量以及獲取當(dāng)前表的兩種操作之間的溫度差的閾值A(chǔ) Tamb_shut_min而變化。如果表83的溫度與表84i、842、843、…、84N的最新溫度的差值的絕對值超過閾值A(chǔ)Tambjnin (測試202的分支“A2”)，則在206，執(zhí)行測試，以確定當(dāng)前時刻之前獲取的表
841、842、843、…、84N的數(shù)量是否等于快門表的目標(biāo)數(shù)量M。如果不是這種情況，則在208，當(dāng)前表83附加到已經(jīng)獲取的現(xiàn)有表8^84^4^ ...、84n。如果已經(jīng)獲取了 M個快門表(N=M)，則該方法繼續(xù)，通過拷貝當(dāng)前表83，代替這些表中的一個。更具體地說，根據(jù)其陳舊程度，選擇要代替的快門表。以從所述表被獲取開始，檢測器被接通的次數(shù)的形式，估計(jì)例如快門表的所述陳舊程度。通過在檢測器每次被重新啟動時使該次數(shù)遞增，來更新該次數(shù)。在210執(zhí)行測試，以確定快門表84i、842、843、…、84N是否與大于預(yù)定閾值的啟動次數(shù)相關(guān)。因此，在212，利用當(dāng)前表83代替這樣選擇的快門表。這樣可以確保快門表84:、
842、843、…、84N足夠新而被認(rèn)為與計(jì)算偏移表81相關(guān)。眾所周知，福射熱計(jì)的特性，特別是它們的偏移會受非常慢的隨時間漂移的影響，因此，即使是同一溫度下偏移也會隨時間改變，因而把最新快門表優(yōu)先作為計(jì)算偏移的基礎(chǔ)是有利的。如果所有現(xiàn)有的快門表84i、842、843、…、84N都被認(rèn)為足夠新，則在214進(jìn)行測試，以確定當(dāng)前表83的溫度穩(wěn)定性判據(jù)是否超過快門表84i、842、843、…、84N的穩(wěn)定性判據(jù)的最小值，從而認(rèn)為獲取表83的條件優(yōu)于獲取具有最小判據(jù)的快門表的條件，并因此認(rèn)為與其相比當(dāng)前表83更為相關(guān)?，F(xiàn)在將參考圖5描述溫度穩(wěn)定性判據(jù)的例子。如上所述，傳感器30周期性地例如每秒獨(dú)立地并且在獲取新快門表和更新偏移表的同時獲取環(huán)境溫度Tamb。傳感器30獲取了溫度Tamb后，還計(jì)算下面描述的時間導(dǎo)數(shù)dTamb/dt (圖5)和值Sb和S，并且將它們存儲在存儲器72內(nèi)。
如果溫度的時間導(dǎo)數(shù)dTamb/dt落入預(yù)定范圍[_AS; + AS]內(nèi)，則變量Sb被設(shè)置為預(yù)定正值a，否則，它被設(shè)置為預(yù)定負(fù)值￠(圖6)。然后，變量Sb被時間積分，并且被限制在0與100之間；圖7示出變量Sb的積分S的變化。積分S的值“0”表示獲取時的溫度穩(wěn)定性特別糟糕，而積分S的值“100”表示特別好的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，值@超過值a的絕對值。因此，為了對未落入范圍[_AS; + AS]內(nèi)的導(dǎo)數(shù)dTamb/dt賦予較高的權(quán)重，積分S降低的速度比它升高的速度快。例如，變量S從0達(dá)到上限100花費(fèi)10分鐘，而從100達(dá)到下限0花費(fèi)3分鐘。然后，所獲取的快門表的溫度穩(wěn)定性判據(jù)的值由例如變量S在獲取時刻t_acqui的值給出，在圖7所示的例子中它是80。再一次參考圖3，在步驟214，判定當(dāng)前表83的穩(wěn)定性判據(jù)是否超過所存儲的全部快門表84i、842、843、…、84n的穩(wěn)定性判據(jù)的最小值。如果結(jié)果是否定的，則不將當(dāng)前表83—直存儲在快門表84i、842、843、…、84N中。表83僅在102在下一次獲取將在104代替它的快門表之前被用于計(jì)算隨后的內(nèi)插。 如果結(jié)果是肯定的，則通過拷貝，當(dāng)前表83代替快門表84i、842、843、…、84N之一。為了選擇要代替的快門表，在216，執(zhí)行另一個測試，以確定是否存在其穩(wěn)定性判據(jù)等于或者小于當(dāng)前表83的穩(wěn)定性判據(jù)的一個表。如果存在，則在212，該一個快門表由當(dāng)前表83代替。如果不只存在一個，即，其穩(wěn)定性判據(jù)等于或者小于當(dāng)前表83的快門表有幾個，則在213，利用當(dāng)前表83代替這些表中具有最早獲取時刻的快門表。例如，利用當(dāng)表中的一個被附加或者代替時對所有表遞增的數(shù)值來識別獲取快門表84:、842、843、…、84N的時間順序。因此，最大數(shù)對應(yīng)于時間上最早獲取的表。如果當(dāng)前表83的獲取溫度落入與快門表84i、842、843、…、84N相關(guān)的最低溫度和最高溫度限定的溫度范圍內(nèi)(測試200的分支“B”)，則在218進(jìn)行測試，以根據(jù)絕對值確定當(dāng)前表83的獲取溫度與所有獲取快門表84:、842、843、…、84n的溫度是否至少差閾值A(chǔ) Tamb_min。如果如此(測試218的分支“B2”)，則該方法循環(huán)到測試步驟206，以確定是附加或者代替表。如果不是這種情況(測試218中的分支“BI”)，S卩，存在至少一個的獲取溫度與表83的獲取溫度相差A(yù)Tambjnin以內(nèi)的快門表84i、842、843、…、84N，則然后，在220進(jìn)行測試，以確定獲取溫度與表83的獲取溫度相差A(yù)Tambjnin以內(nèi)的快門表84i、842、843、…、84N的數(shù)量是否等于或者大于2。如果如此，則不利用當(dāng)前表83代替快門表84:、842、843、…、84n。如果不是上述情況，即，快門表84i、842、843、…、8\中只有一個表的獲取溫度與當(dāng)前表83的獲取溫度相差A(yù)Tambjnin以內(nèi)，則在222執(zhí)行與針對使用時長的測試210相同的測試，以在224,以與上面描述的方式相同的方式,代替最舊的表。如果使用時長判據(jù)不適用，則在226，執(zhí)行與在測試214采用的測試相同的測試。然后，在224，以上述相同的方式，執(zhí)行基于溫度穩(wěn)定性判據(jù)的快門表替換。為了證實(shí)本發(fā)明的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。特別是，在安裝在環(huán)境室內(nèi)后，根據(jù)本發(fā)明的檢測器布置在具有40° C的均勻溫度的黑體的前面，并且使檢測器的焦面承受圖8所示溫度輪廓。顯然，焦面的溫度以數(shù)量級±1.5° C/min的連續(xù)級之間的梯度連續(xù)溫度級從一 15° C變化到+60° C。
每隔15分鐘和/或者在每次測量到1° C的溫度變化時更新偏移表，以上述方式，更新快門表和偏移表使快門閉合、獲取新當(dāng)前表、保持快門表等。為了檢驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的有效性采用的判據(jù)是剩余固定空間噪聲(BSFR)與時間噪聲(BRMS)比。圖9示出根據(jù)采用工廠校準(zhǔn)偏移表的現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明的，圖8所示熱循環(huán)時的該比。顯然，根據(jù)本發(fā)明的BSFR與BRMS的比基本上等于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的BSFT與BRMS的比，并且在I到2之間變化，這代表非常滿意的結(jié)果，并且說明了根據(jù)本發(fā)明的校正方法的有效性。上面描述了采用“兩點(diǎn)”校正的實(shí)施例。作為一種選擇，可以采用“單點(diǎn)”校正，并且僅校正偏移色散。在這種情況下，省略了增益表82。同樣，為了較好地捕獲瞬變溫度現(xiàn)象，可以在檢測器的不同點(diǎn)獲取幾個溫度(例如，基底上一個點(diǎn)的一個測量值，含有網(wǎng)膜和基底的封裝上的點(diǎn)的一個測量值，等等)。在這種情況下，內(nèi)插該表是多維的。
同樣，上面描述了快門表保持判據(jù)的優(yōu)選優(yōu)先權(quán)順序(溫度差、陳舊程度、穩(wěn)定性、相關(guān)使用時長)。顯然，可以選擇不同的優(yōu)先權(quán)順序。同樣，可以采用其它判據(jù)。本發(fā)明具有下面的優(yōu)點(diǎn)■在無需對大溫度范圍進(jìn)行溫度控制的情況下，操作檢測器；■非常簡單、快速的工廠校準(zhǔn)，因?yàn)樾?zhǔn)不包括在為保持不同的目標(biāo)環(huán)境溫度Tamb而將檢測器長時間放置在穩(wěn)定的恒溫箱內(nèi)。因此，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用預(yù)校準(zhǔn)偏移表的檢測器相比，校準(zhǔn)檢測器所需的時間顯著縮短。特別是對于“兩點(diǎn)”校正，校準(zhǔn)被減少到校準(zhǔn)單個增益表。這樣還導(dǎo)致較低的設(shè)備成本和操作成本，因此，顯著降低了制造這種檢測器的成本；■在不同溫度內(nèi)插快門表以及循環(huán)保持這些表尤其可以〇被降低到所要求的最小頻率即低圖像損失頻率的快門閉合頻率，獲得質(zhì)量良好的圖像；〇過在這些瞬間中保持展現(xiàn)較小空間變化的圖像，管理網(wǎng)膜的溫度的瞬間變化；〇產(chǎn)生其質(zhì)量不取決于空間漂移(例如，由一個輻射熱計(jì)到另一個輻射熱計(jì))或者通過傳統(tǒng)偏移校準(zhǔn)獲得的輻射熱計(jì)陣列的總時間漂移以及與電子控制電路系統(tǒng)相關(guān)的漂移的校正圖像；〇對所有溫度應(yīng)用單個校正表，這樣簡化并且加速了計(jì)算；〇根據(jù)本發(fā)明的檢測器使用的讀出電路較簡單，并且避免了很可能對生產(chǎn)率產(chǎn)生不利影響的特定復(fù)雜性。此外，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的存儲器的容量被限制到最小的必需容量,因此,這樣降低了整個系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。
權(quán)利要求
1.一種用于對沒有溫度調(diào)節(jié)檢測器的輻射熱計(jì)的陣列(10)產(chǎn)生的圖像進(jìn)行校正的方法，所述陣列(10)包括排列在光學(xué)元件(40)的焦面上并且懸置在基底上方的測熱輻射薄膜的網(wǎng)膜，在該基底上，形成能夠輸出對應(yīng)于陣列(10)中的每個輻射熱計(jì)的與觀察到的景物相關(guān)的原信號值的流的讀出電路(20)，該檢測器還包括排列在光學(xué)元件(40)與所述網(wǎng)膜之間的快門(50)，并且在檢測器的環(huán)境溫度條件自由改變的工作模式下，所述方法包括 ■第一步驟(102)，用于使所述快門閉合并且獲取如下并將其存儲在所述檢測器的存儲器內(nèi) 〇當(dāng)前原值表，所述原值對應(yīng)于由所述輻射熱計(jì)陣列(10)獲得的快門(50)的圖像；以及 〇獲取所述當(dāng)前原值表時所述檢測器的溫度， ■第二步驟(108)，用于根據(jù)如下確定所述檢測器的當(dāng)前溫度的偏移校正表并且將其存儲在所述檢測器的存儲器內(nèi) 〇所述當(dāng)前原值表和與其相關(guān)的溫度；以及 〇先前存儲在所述檢測器的存儲器內(nèi)的、與由所述輻射熱計(jì)陣列(10)獲得的快門(50)的圖像對應(yīng)的ー組現(xiàn)有原值表，以及在獲取這些表時與這些表中的每個分別相關(guān)的檢測器溫度，所述溫度被存儲在所述檢測器的存儲器內(nèi)；以及 ■第三步驟(60)，用于利用偏移校正表校正原值流， 其特征在于，所述方法包括用于在獲取一個當(dāng)前原值表后保持一組現(xiàn)有原值表的保持處理，所述保持處理包括 ■測試?yán)盟霎?dāng)前原值表代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表的條件；以及 ■如果滿足所述條件，則利用所述當(dāng)前原值表代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表，并且利用所述當(dāng)前原值表的獲取溫度代替被代替的表的獲取溫度， 所述測試包括根據(jù)至少ー個預(yù)定判據(jù)，確定是否存在通過用在后續(xù)偏移表的確定上比所述ー組現(xiàn)有原值表更相關(guān)的當(dāng)前表來代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表而獲得的新的一組表。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表是部分地或者全部根據(jù)在所述檢測器工作時獲取的當(dāng)前表來構(gòu)造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個判據(jù)包括與這些表對于所述檢測器的當(dāng)前工作狀態(tài)的相關(guān)性相關(guān)的判據(jù)，特別是與從表的獲取起的使用時長相關(guān)的判據(jù)和/或者與獲取所述原值表時所述檢測器的溫度穩(wěn)定性相關(guān)的判據(jù)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述至少一個判據(jù)包括與這些表對于所述偏移校正表的計(jì)算的相關(guān)性相關(guān)的判據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，所述至少一個判據(jù)包括與獲取所述表時的溫度分布有關(guān)的判據(jù)，其中更新存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表意圖確保在所述檢測器工作的溫度范圍內(nèi)的最佳溫度分布。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括估計(jì)用于更新所述偏移校正表的第一條件(122)，如果滿足所述第一條件，則觸發(fā) ■使所述快門(50)閉合、獲取(102)當(dāng)前原值表以及存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表的保持處理(104);以及 ■根據(jù)所述當(dāng)前原值表和存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表，計(jì)算(108)新偏移校正表。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，用于更新所述偏移校正表的第一條件包括與所述當(dāng)前原值表的使用時長相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果所述當(dāng)前表的使用時長超過預(yù)定時長，則滿足所述第一條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的方法，其特征在于，用于更新所述偏移校正表的所述第一條件包括與所述檢測器的當(dāng)前溫度和與所述當(dāng)前原值表相關(guān)聯(lián)的所述檢測器溫度之間的差值相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果所述差值超過第一預(yù)定閾值，則滿足所述第一條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括估計(jì)用于更新所述偏移校正表的第二條件，并且如果滿足用于更新的所述第二條件，則觸發(fā)根據(jù)所述當(dāng)前原值表和存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表計(jì)算新偏移校正表，而不觸發(fā)所述保持處理(104)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，用于更新所述偏移校正表的所述第二條件包括與所述檢測器的當(dāng)前溫度和與最后計(jì)算所述偏移校正表的時間相關(guān)的所述檢測器溫度之間的差相關(guān)的判據(jù)，特別是，如果所述差超過低于所述第一閾值的第二預(yù)定閾值，則滿足所述第二條件。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述偏移校正表包括通過內(nèi)插所述當(dāng)前原值表和存儲的所述ー組現(xiàn)有原值表中的預(yù)定數(shù)量的表，計(jì)算(108)內(nèi)插原值表，并且其特征在于，根據(jù)下面的等式計(jì)算所述偏移校正表 Ot, = Sullerp(Iamh) -Gn x Sinteir(Tamh)m 其中On是所述偏移校正表的值，SmwqXTrntib)是內(nèi)插原值表的平均值，Gn是用于校正對應(yīng)于所述值On的輻射熱計(jì)的增益的預(yù)定校正因數(shù)，以及Sintep(Tamb)n是與所述內(nèi)插表的所述值On對應(yīng)的原值。
12.一種無需溫度調(diào)節(jié)的熱檢測器，包括 ■輻射熱計(jì)陣列(10)，包括排列在光學(xué)元件(40)的焦面上并且懸置在基底(20)的上方的測熱輻射薄膜的網(wǎng)膜，在該基底上形成能夠輸出對應(yīng)于陣列(10)中的每個輻射熱計(jì)的與所觀察到的景物相關(guān)的原信號值的流的讀出電路(20); ■至少ー個溫度傳感器(30)，能夠測量所述基底上的一個點(diǎn)的溫度； ■可控快門(50)，能夠?qū)W(wǎng)膜形成均勻景物；以及 ■信息處理裝置(60，70)，包括 〇存儲裝置(80)，能夠存儲對應(yīng)于所述輻射熱計(jì)陣列(10)獲取的所述快門(50)的圖像的當(dāng)前原值表和當(dāng)前組原值表以及在獲取所述表的時刻所述溫度傳感器輸出的溫度測量值； 〇計(jì)算裝置(70)，用于根據(jù)所述檢測器的當(dāng)前溫度、所述當(dāng)前原值表和先前存儲的一組原值表，計(jì)算偏移校正表；以及 〇校正裝置(60)，用于利用所述偏移校正表校正原值流， 其特征在于，所述信息處理裝置(60，70)還包括用于保持存儲的一組現(xiàn)有原值表的裝置(70 )，所述保持裝置(70 )能夠 ■控制所述快門(50)閉合，之后獲取并且存儲對應(yīng)于所述快門的當(dāng)前原值的新當(dāng)前原值表和在獲取所述新當(dāng)前表的時刻從所述傳感器獲得的溫度測量值； ■測試?yán)盟霎?dāng)前原值表代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表的條件；以及■如果滿足所述條件，則利用所述當(dāng)前原值表代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表，并且利用所述當(dāng)前原值表的獲取溫度代替被代替的表的獲取溫度， 所述測試包括根據(jù)至少ー個預(yù)定判據(jù)，確定是否存在通過用在后續(xù)偏移表的確定上比所述ー組現(xiàn)有原值表更相關(guān)的當(dāng)前表來代替所述ー組現(xiàn)有原值表中的表而獲得的新的一組表。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無需溫度調(diào)節(jié)的熱檢測器，其特征在于，所述保持裝置能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求2至11中的任何一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
一種無需溫度調(diào)節(jié)的熱檢測器包括排列在透鏡的焦面上的懸置輻射熱計(jì)陣列、提供原值流的讀出電路以及快門。用于校正新值的方法包括使快門閉合后，用于獲取當(dāng)前原值表的第一步驟(102)；用于根據(jù)當(dāng)前表和存儲的一組原值表，確定檢測器的當(dāng)前溫度的偏移校正表的第二步驟(108)；以及用于利用偏移校正表校正原值流的第三步驟(60)，根據(jù)本發(fā)明，保持處理(122，104)包括測試?yán)卯?dāng)前表代替所述一組中的表的條件；以及如果滿足所述條件，則利用當(dāng)前表代替一組現(xiàn)有表中的表。該測試包括確定是否存在通過用在后續(xù)偏移表的確定上比所述一組現(xiàn)有原值表更相關(guān)的當(dāng)前表來代替一組現(xiàn)有原值表中的表而獲得的新的一組表。
文檔編號G01J5/08GK102687496SQ201080046688
公開日2012年9月19日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者克萊爾·皮斯特, 克里斯托夫·米納西安, 讓-馬克·基亞帕 申請人:Ulis股份公司