DE102014108971B4 - Calibration procedures and correction procedures for a shutterless infrared camera system and the like - Google Patents

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Abstract

Kalibrierverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem (11) umfassend ein Gehäuse (4), eine infrarotdurchlässige Optik (5), eine Sensormatrix (6) im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse (4) einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit (7) liefern sowie jeweils einen Offset und eine Empfindlichkeit aufweisen, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur in Abhängigkeit von einer in einem Temperaturschrank (1) regelbaren Umgebungstemperatur sowie von regelbaren Strahlungsquellen (2) durchgeführt wird, wobei unter definierten Bedingungen eine einen von der Umgebungstemperatur beeinflussten Störanteil des gelieferten Signals repräsentierende Messunsicherheit in Abhängigkeit von einer Sensortemperatur und/oder mindestens einer Kameratemperatur bestimmt wird, wobei die Einflüsse der Umgebungstemperatur durch Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von der Sensortemperatur und/oder der Kameratemperatur abgeschätzt werden und deren kamerasystemspezifischen Korrekturkoeffizienten in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) zur späteren Korrektur eines Infrarotbildes hinterlegt werden, dadurch gekennzeichnet,- dass für die Sensormatrix (6) ein Arbeitspunkt eingestellt wird, wobei ein Objekttemperaturbereich und ein Umgebungstemperaturbereich vorgegeben werden,- dass eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit aller Sensorelemente mittels eines ersten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 2 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen amit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur durchgeführt wird,- dass eine Korrekturkurve zur Berücksichtigung einer Kamerainnenraumstrahlung ermittelt wird, wobei die Kameratemperatur an m Stellen innerhalb des Gehäuses (4) des Infrarotkamerasystems (11), mit m ≥ 1, gemessen wird und die Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors (6) von der Kameratemperatur mittels einer Ausgleichsrechnung, insbesondere einer Polynomapproximation mindestens zweiter Ordnung ermittelt wird, wobei die Polynomkoeffizienten α, β, γin der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden,- dass eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems (11) mittels eines zweiten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 1 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen bmit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur durchgeführt wird.Calibration method for a shutter-free infrared camera system (11) comprising a housing (4), an infrared-permeable optics (5), a sensor matrix (6) hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation entering the housing (4) and in the Responding to this, deliver a signal to a signal processing unit (7) and each have an offset and a sensitivity, with an offset correction being carried out for each sensor element as a function of an ambient temperature that can be regulated in a temperature cabinet (1) and of controllable radiation sources (2), wherein under defined conditions, a measurement uncertainty that represents an interference component of the supplied signal influenced by the ambient temperature is determined as a function of a sensor temperature and / or at least one camera temperature, the influences of the ambient temperature by means of correction functions depending on the sensor temperature and / or the camera temperature are estimated and their camera system-specific correction coefficients are stored in a memory unit of the signal processing unit (7) for later correction of an infrared image, characterized in that - that an operating point is set for the sensor matrix (6), with an object temperature range and an ambient temperature range - that a camera temperature-specific non-uniformity of all sensor elements is determined by means of a first characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 2 and correction coefficient matrices a with n = 0, 1, 2, ... n in the storage unit of the signal processing unit (7) are stored, the nonuniformity correction being carried out at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature, - that a correction curve for taking into account a camera interior radiation is determined, the camera temperature at m position len is measured within the housing (4) of the infrared camera system (11), with m ≥ 1, and the dependence of the signal voltage of the sensor (6) on the camera temperature is determined by means of a compensation calculation, in particular a polynomial approximation of at least second order, the polynomial coefficients α , β, γ are stored in the storage unit of the signal processing unit (7), - that an object temperature-specific non-uniformity of the infrared camera system (11) is determined by means of a second characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 1 and correction coefficient matrices b with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit of the signal processing unit (7), the nonuniformity correction being carried out at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem umfassend ein Gehäuse, eine infrarotdurchlässige Optik, eine Sensormatrix im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit liefern sowie jeweils einen Offset und eine Empfindlichkeit aufweisen, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur in Abhängigkeit von einer in einem Temperaturschrank regelbaren Umgebungstemperatur sowie von regelbaren Strahlungsquellen durchgeführt wird.The invention relates to a calibration method for a shutter-less infrared camera system comprising a housing, an infrared-permeable lens, a sensor matrix hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation entering the housing and, in response, each deliver a signal to a signal processing unit and each have an offset and a sensitivity, an offset correction being carried out for each sensor element as a function of an ambient temperature that can be regulated in a temperature cabinet and of controllable radiation sources.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Korrekturverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem umfassend ein Gehäuse, eine infrarotdurchlässige Optik, eine Sensormatrix im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit liefern, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur durch eine Korrekturrechnung mit kamerasystemspezifischen Korrekturparametern durchgeführt wird. The invention further relates to a correction method for a shutterless infrared camera system comprising a housing, an infrared-permeable lens, a sensor matrix hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation entering the housing and, in response to this, each deliver a signal to a signal processing unit, an offset correction being carried out for each sensor element by means of a correction calculation with correction parameters specific to the camera system.

Oberflächentemperaturen und deren Verteilung werden mittels Infrarotkameras bestimmt. Hierzu kommen meist ungekühlte Mikrobolometer in Form von Sensormatrizen zum Einsatz. Eine Sensormatrix besteht aus einzelnen Mikrobolometersensoren, die in einer großen Anzahl in Zeilen i und Spalten j angeordnet sind. Die Einzelsensoren der Sensormatrix werden auch Sensorelement oder Pixel genannt, wobei jedes Sensorelement eindeutig einer Position ij der Sensormatrix zugeordnet wird. Einfallende Strahlung wird absorbiert und die resultierende Temperaturänderung bewirkt eine Änderung des elektrischen Widerstandes innerhalb des Sensormaterials. Zyklisch wird ein konstanter elektrischer Strom durch die Einzelsensoren geschickt, wobei sich aus der Widerstandsänderung eine veränderliche Signalspannung ergibt. Diese wird durch digitale Signalverarbeitungsschritte weiterverarbeitet, wobei schließlich eine Infrarotaufnahme in Form eines Infrarotbildes (IR-Bild) der Oberflächentemperatur eines zu untersuchenden Objektes oder einer Messszene abgebildet werden kann. Dabei dient eine Kalibrierung der Infrarotkamera bzw. des Infrarotkamerasystems (IR-Kamera) dazu, aus einem Messsignal (Rohbild) unter Berücksichtigung aller technisch-physikalischen Eigenschaften der IR-Kamera ein strahlungsproportionales Ausgangssignal (IR-Bild) zu berechnen.Surface temperatures and their distribution are determined using infrared cameras. For this purpose, mostly uncooled microbolometers in the form of sensor matrices are used. A sensor matrix consists of individual microbolometer sensors that are arranged in large numbers in rows i and columns j. The individual sensors of the sensor matrix are also called sensor elements or pixels, with each sensor element being uniquely assigned to a position ij of the sensor matrix. Incident radiation is absorbed and the resulting change in temperature causes a change in the electrical resistance within the sensor material. A constant electrical current is sent cyclically through the individual sensors, with the change in resistance resulting in a variable signal voltage. This is further processed by digital signal processing steps, with an infrared recording in the form of an infrared image (IR image) of the surface temperature of an object to be examined or a measurement scene being able to be displayed. A calibration of the infrared camera or infrared camera system (IR camera) is used to calculate a radiation-proportional output signal (IR image) from a measurement signal (raw image), taking into account all technical-physical properties of the IR camera.

Die Ausgangssignalspannung eines Sensorelementes ist proportional zum ausgetauschten Strahlungsfluss. Die Strahlungs-Spannungs-Kennlinien der einzelnen Sensorelemente einer Sensormatrix variieren in bestimmten Grenzen.The output signal voltage of a sensor element is proportional to the exchanged radiation flux. The radiation-voltage characteristics of the individual sensor elements of a sensor matrix vary within certain limits.

Infrarotdurchlässige Linsen fokussieren Bereiche des Objektraumes auf die Sensorelemente. Aufgrund des großen Öffnungswinkels der Sensorelemente detektieren diese sowohl die Strahlungsanteile von der beobachteten Szene als auch Strahlungsanteile, welche vom Innenraum der Infrarotkamera stammen (1). Der Betrag der Störstrahlungsanteile ist von verschiedenen Faktoren abhängig, u.a. von der Umgebungstemperatur und von den Wärmeverlusten innerhalb der Infrarotkamera. Diese Abhängigkeit von äußeren Umständen bewirkt, dass sich der Betrag an detektierter Störstrahlung unvorhersehbar ändert und die Temperaturmessung beeinflusst. Für eine möglichst geringe Messunsicherheit muss der Einfluss der Störstrahlung auf das Ausgangssignal jedes Sensorelementes korrigiert werden.Infrared-permeable lenses focus areas of the object space on the sensor elements. Due to the large opening angle of the sensor elements, they detect both the radiation components from the observed scene and radiation components that originate from the interior of the infrared camera ( 1 ). The amount of radiated interference depends on various factors, including the ambient temperature and the heat losses within the infrared camera. This dependence on external circumstances has the effect that the amount of detected interference radiation changes unpredictably and influences the temperature measurement. For the lowest possible measurement uncertainty, the influence of the interference radiation on the output signal of each sensor element must be corrected.

Die Hauptkennlinienparameter eines Mikrobolometer-Sensorelementes sind die Empfindlichkeit (gain) und der Arbeitspunkt (Offset). Technologiebedingt haben die einzelnen Sensorelemente eines Mikrobolometerarrays individuell unterschiedliche Arbeitspunkte (Offsets) und Empfindlichkeiten und somit voneinander abweichende Kennlinien bezüglich des einfallenden Strahlungsflusses. Durch eine Korrektur dieser Ungleichförmigkeit (auch NUC - Non-Uniformity-Correction genannt) können alle Sensorelemente auf eine einheitliche Kennlinie, eine sogenannte Normkennlinie, umgerechnet werden. Bisher wird die Ungleichförmigkeit der Sensorelement-Strahlungsfluss-Spannungskennlinien korrigiert, indem eine sensorelementabhängige Differenzspannung vom Bildmittelwert bei homogener Objektstrahlung und konstanter Umgebungstemperatur berechnet wird. Die Koeffizienten der einzelnen linearen Differenzspannungsverläufe werden durch einen Kennlinienabgleich bestimmt. Dafür werden zwei Infrarotaufnahmen einer homogenen Strahlungsquelle bei verschiedenen Temperaturen (Objekttemperaturen), welche den gesamten Sichtbereich der Infrarotkamera abdecken, benötigt.The main characteristic parameters of a microbolometer sensor element are the sensitivity (gain) and the operating point (offset). Due to the technology used, the individual sensor elements of a microbolometer array have individually different operating points (offsets) and sensitivities and thus differing characteristics with regard to the incident radiation flux. By correcting this non-uniformity (also called NUC - Non-Uniformity Correction), all sensor elements can be converted to a uniform characteristic, a so-called standard characteristic. So far, the non-uniformity of the sensor element radiation flux voltage characteristics is corrected by calculating a sensor element-dependent differential voltage from the image mean value with homogeneous object radiation and constant ambient temperature. The coefficients of the individual linear differential voltage curves are determined by comparing the characteristics. Two infrared images of a homogeneous radiation source at different temperatures (object temperatures), which cover the entire field of view of the infrared camera, are required for this.

Mikrobolometersensoren können mit und ohne Temperaturstabilisierung betrieben werden. Da die beiden Hauptkennlinienparameter der Sensorelemente, Empfindlichkeit und Offset, von der Sensortemperatur abhängen, sind diese bei einem temperaturstabilisierten Mikrobolometersensor nahezu konstant. Ist der Sensor nicht temperaturstabilisiert, variieren die Kennlinienparameter in Abhängigkeit von der Sensortemperatur. Unter der Annahme, dass alle Sensorelement dieselbe Arbeitspunkttemperatur besitzen, ist die Änderung der Empfindlichkeit und des Offsets für alle Sensorelemente gleich groß.Microbolometer sensors can be operated with and without temperature stabilization. Since the two main characteristic parameters of the sensor elements, sensitivity and offset, depend on the sensor temperature, they are almost constant with a temperature-stabilized microbolometer sensor. If the sensor is not temperature stabilized, the characteristic parameters vary depending on the sensor temperature. Assuming that all sensor elements have the same operating point temperature, the change in sensitivity and offset is the same for all sensor elements.

Aufgrund von Wärmeleitung durch das Kameragehäuse ist die Sensortemperatur an die Umgebungstemperatur gekoppelt. Somit wirken sich Änderungen der Umgebungstemperatur sowohl auf den Betrag des absorbierten Strahlungsflusses als auch auf die Kennlinienparameter, Empfindlichkeit und Offset der einzelnen Sensorelemente aus. Die Sensortemperatur steht während einer Messung als zusätzliche Messgröße am jeweiligen Sensorelementausgang zur Verfügung. Dadurch ist es möglich, den Einfluss der Sensortemperaturabhängigkeit auf die Signalspannung jedes Sensorelements zu korrigieren. Due to thermal conduction through the camera housing, the sensor temperature is coupled to the ambient temperature. Changes in the ambient temperature thus affect both the amount of the absorbed radiation flux and the characteristic parameters, sensitivity and offset of the individual sensor elements. The sensor temperature is available during a measurement as an additional measured variable at the respective sensor element output. This makes it possible to correct the influence of the sensor temperature dependency on the signal voltage of each sensor element.

Der Anteil der Störstrahlung an der jeweiligen Signalspannung eines Sensorelements wird bisher in den meisten Fällen unter Zuhilfenahme eines optischen Verschlusses (Shutters) bestimmt, um anschließend vom Messsignal abgezogen zu werden und damit das Ausgangssignal zu korrigieren. Beispielsweise wird in Budzier, H., „Radiometrische Kalibrierung ungekühlter Infrarot-Kameras“, TUDpress, Dresden, 2014, ISBN 978-3-944331-45-4, der Shutter geschlossen, so dass ausschließlich die Innenraumstrahlung von jedem Sensorelement der Sensormatrix detektiert wird. Dieser Offset der Ausgangsspannung wird anschließend über die Shutterkennlinie gewichtet und vom Messsignal bei geöffnetem Shutter subtrahiert. Dazu wird die sogenannte Shutterkennlinie aufgenommen, die das Verhältnis von Shutter-auf-Signal und Shutter-zu-Signal in Abhängigkeit von der Infrarotkamerainnentemperatur darstellt. Ändert sich die Infrarotkamerainnentemperatur um einen gewissen Wert oder ist eine bestimmte Zeit vergangen, wird dieser Vorgang wiederholt.The proportion of the interference radiation in the respective signal voltage of a sensor element has so far been determined in most cases with the aid of an optical shutter in order to then be subtracted from the measurement signal and thus correct the output signal. For example, in Budzier, H., “Radiometric calibration of uncooled infrared cameras”, TUDpress, Dresden, 2014, ISBN 978-3-944331-45-4, the shutter is closed so that only the indoor radiation is detected by each sensor element of the sensor matrix . This offset of the output voltage is then weighted via the shutter characteristic and subtracted from the measurement signal when the shutter is open. For this purpose, the so-called shutter characteristic is recorded, which shows the ratio of shutter-to-signal and shutter-to-signal as a function of the temperature inside the infrared camera. If the temperature inside the infrared camera changes by a certain value or if a certain amount of time has passed, this process is repeated.

Ein zweites Verfahren ist aus Olbrycht, R. et al., „Thermal drift compensation method for microbolometer thermal cameras“, Applied Optics, Vol. 51, No. 11, S. 1788ff., 2012 bekannt. Anstelle eines Shutters wird ein Infrarotfilter verwendet, welcher zyklisch in den Strahlengang der Infrarotkamera eingeschwenkt wird. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen dem Korrekturverfahren mit Shutter.A second procedure is out Olbrycht, R. et al., "Thermal drift compensation method for microbolometer thermal cameras", Applied Optics, Vol. 51, No. 11, pp. 1788ff., 2012 known. Instead of a shutter, an infrared filter is used, which is swiveled cyclically into the beam path of the infrared camera. The further process steps correspond to the correction process with shutter.

Die beiden zuvor beschriebenen Verfahren setzen auf zusätzliche, mechanisch bewegte Hilfsmittel, Shutter bzw. Infrarotfilter, welche die Konstruktionsmöglichkeiten von Infrarotkameras einschränken und mechanisch anfällig sind.The two methods described above rely on additional, mechanically moved aids, shutters or infrared filters, which limit the design options of infrared cameras and are mechanically susceptible.

Vorteilhaft wären daher ein Infrarotkamerasystem und ein zugehöriges Korrekturverfahren, welches auf die mechanischen Komponenten verzichten kann. In Bieszczad, G. et al., „Method of detectors offset correction in thermovision camera with uncooled microbolometer focal plane array“, SPIE Proceedings, Vol. 7481, 748100-1-8, 2009 , wird ein Verfahren offenbart, welches den Betrag der Störstrahlung anhand der Sensortemperatur für jedes Sensorelement abschätzt und vom Messwert subtrahiert, wobei allerdings nur der temperaturabhängige Offset betrachtet wird. Während die Infrarotkamera auf eine homogene und konstante Strahlungsquelle gerichtet ist, wird die Umgebungstemperatur in Intervallen über den gesamten zulässigen Bereich variiert. Bevor die Messwerte aufgenommen werden, wird gewartet, bis die Temperaturverteilung in der Infrarotkamera einen stationären Zustand angenommen hat. Für jedes Sensorelement wird die Ausgleichsrechnung zur Abschätzung der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Sensortemperatur als Polynom 2. Ordnung durchgeführt. Während der Infrarotmessung steht die Sensortemperatur ständig als Parameter zur Verfügung. Dieses Verfahren kommt zwar ohne zusätzliche Hilfsmittel aus, jedoch beschränkt es sich auf Infrarotkameras mit nicht temperaturstabilisiertem Sensor. Zusätzlich wird die Ausgleichsrechnung der Korrekturlinie für jedes Pixel durchgeführt und benötigt entsprechend viel Zeit während der Kalibrierung der Infrarotkamera. Bei derzeit üblichen Sensorauflösungen von 640x480 Sensorelementen bzw. Pixel liegt der Zeitaufwand im Bereich mehrerer Stunden. Ein weiterer Nachteil besteht in der stark verzögerten Reaktion der Sensortemperatur auf eine Änderung der Umgebungstemperatur. Dies führt dazu, dass die Messunsicherheit nach einer sprunghaften Änderung der Umgebungstemperatur deutlich ansteigt und nur langsam wieder abnimmt.An infrared camera system and an associated correction method that can do without the mechanical components would therefore be advantageous. In Bieszczad, G. et al., "Method of detectors offset correction in thermovision camera with uncooled microbolometer focal plane array", SPIE Proceedings, Vol. 7481, 748100-1-8, 2009 , a method is disclosed which estimates the amount of interference radiation for each sensor element based on the sensor temperature and subtracts it from the measured value, although only the temperature-dependent offset is considered. While the infrared camera is aimed at a homogeneous and constant source of radiation, the ambient temperature is varied at intervals over the entire permissible range. Before the measured values are recorded, it is waited until the temperature distribution in the infrared camera has assumed a steady state. For each sensor element, the compensation calculation to estimate the output voltage as a function of the sensor temperature is used as a polynomial 2 . Order carried out. During the infrared measurement, the sensor temperature is always available as a parameter. Although this method does not require any additional tools, it is limited to infrared cameras with sensors that are not temperature-stabilized. In addition, the compensation calculation of the correction line is carried out for each pixel and requires a correspondingly long time during the calibration of the infrared camera. With currently common sensor resolutions of 640x480 sensor elements or pixels, the time required is in the range of several hours. Another disadvantage is the very delayed reaction of the sensor temperature to a change in the ambient temperature. This means that the measurement uncertainty increases significantly after a sudden change in the ambient temperature and only slowly decreases again.

Für ein verschlussloses Kamerasystem ist jeweils ein Kalibrierverfahren in CAO, Yanpeng; TISSE, Christel-Loic: Solid-state temperatue-dependent NUC (Non-Uniformity Correction) in uncooled LWIR (Long-Wave Infra-Red) Imaging System. Proc. SPIE 8704 Infrared Technology and Applications XXXIX, 87042W (18 June 2013) und SHINDE, Yogesh; BANERJEE, Arup: Design and calibration approach for shutter-less thermal imaging camera without thermal control. 2012 Sixth International Conference on Sensing Technology. Kolkata, India, 18-21 Dec. 2012, ICST 2012. Conference Proceedings, ISBN 978-1-4673-2248-5, pp. 259-264. offenbart.For a shutterless camera system, a calibration procedure is available in CAO, Yanpeng; TISSE, Christel-Loic: Solid-state temperatue-dependent NUC (Non-Uniformity Correction) in uncooled LWIR (Long-Wave Infra-Red) Imaging System. Proc. SPIE 8704 Infrared Technology and Applications XXXIX, 87042W (June 18, 2013) and SHINDE, Yogesh; BANERJEE, Arup: Design and calibration approach for shutter-less thermal imaging camera without thermal control. 2012 Sixth International Conference on Sensing Technology. Kolkata, India, Dec 18-21. 2012, ICST 2012. Conference Proceedings, ISBN 978-1-4673-2248-5, pp. 259-264. disclosed.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Korrektur aufgenommener Infrarotbilder (IR-Bilder) zur Verfügung zu stellen, welches ohne mechanische Hilfsmittel auskommt und sowohl für Infrarotkamerasysteme mit temperaturstabilisiertem als auch mit temperaturunstabilisiertem Sensor einsetzbar ist, sowie ein Verfahren, mittels dem auch Infrarotkamerasysteme mit hohen Sensorauflösungen mit deutlich reduziertem Zeitaufwand kalibriert werden können.It is therefore the object of the invention to provide a method for correcting recorded infrared images (IR images) that does not require mechanical aids and can be used for infrared camera systems with temperature-stabilized as well as temperature-unstabilized sensors, and a method by means of which infrared camera systems can high sensor resolutions can be calibrated with significantly reduced expenditure of time.

Die Aufgabe wird verfahrensseitig durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten unabhängigen Anspruchs 3 gelöst. In den Verfahren wird unter definierten Bedingungen eine einen von der Umgebungstemperatur beeinflussten Störanteil des gelieferten Signals repräsentierende Messunsicherheit in Abhängigkeit von einer Sensortemperatur und/oder mindestens einer Kameratemperatur bestimmt, wobei die Einflüsse der Umgebungstemperatur durch Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von der Sensortemperatur und/oder der Kameratemperatur abgeschätzt werden und deren kamerasystemspezifischen Korrekturkoeffizienten in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit zur späteren Korrektur eines Infrarotbildes hinterlegt werden.In terms of the method, the object is achieved by a method according to the features of independent claim 1 and by a method according to the features of independent claim 3. In the proceedings under defined conditions, a measurement uncertainty that represents an interference component of the supplied signal influenced by the ambient temperature is determined as a function of a sensor temperature and / or at least one camera temperature, the influences of the ambient temperature being estimated by correction functions depending on the sensor temperature and / or the camera temperature and their camera system-specific correction coefficients be stored in a memory unit of the signal processing unit for later correction of an infrared image.

In einer Ausgestaltung des Kalibrierverfahrens wird das Kalibrierverfahren für ein Infrarotkamerasystem mit temperaturstabilisiertem Sensor eingesetzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass sowohl die Empfindlichkeit aller Sensorelemente der Sensormatrix als auch der Offset aller Sensorelemente der Sensormatrix konstant sind und falls Unterschiede bei den Hauptkennlinienparametern zwischen den Sensorelementen vorliegen, diese nur in bestimmten Grenzen variieren.In one embodiment of the calibration method, the calibration method is used for an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor. It is assumed that both the sensitivity of all sensor elements of the sensor matrix and the offset of all sensor elements of the sensor matrix are constant and if there are differences in the main characteristic parameters between the sensor elements, these vary only within certain limits.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Kalibrierverfahren für ein Infrarotkamerasystem mit einem temperaturunstabilisierten Sensor eingesetzt. Daher muss bei einem Kalibrierverfahren sowohl die sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung als auch die sensortemperaturabhängige Offsetänderung der Sensorelemente berücksichtigt werden.In another embodiment of the invention, the calibration method is used for an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor. For this reason, both the sensor temperature-dependent change in sensitivity and the sensor temperature-dependent offset change of the sensor elements must be taken into account in a calibration process.

Für ein Infrarotkamerasystem mit temperaturstabilisiertem Sensor wird das folgende Kalibrierverfahren erfindungsgemäß vorgeschlagen: Für die Sensormatrix wird ein Arbeitspunkt eingestellt, wobei ein Objekttemperaturbereich und ein Umgebungstemperaturbereich vorgegeben werden. Es wird eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit aller Sensorelemente mittels eines ersten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt, wobei n ≥ 2 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur durchgeführt wird.The following calibration method is proposed according to the invention for an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor: An operating point is set for the sensor matrix, an object temperature range and an ambient temperature range being specified. A camera temperature-specific non-uniformity of all sensor elements is determined by means of a first characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 2 and correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit, with the Correction of irregularity is carried out at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature.

Weiterhin wird eine Korrekturkurve zur Berücksichtigung einer Kamerainnenraumstrahlung ermittelt, wobei die Kameratemperatur an m Stellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, gemessen wird und die Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors von der Kameratemperatur mittels einer Ausgleichsrechnung, insbesondere einer Polynomapproximation mindestens zweiter Ordnung ermittelt wird, wobei die Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m in der Speichereinheit gespeichert werden. Dabei sind die Anzahl m und die Position der Temperaturmessstellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems besonders wichtig, um den genauen Einfluss der unterschiedlichen Kameratemperaturen innerhalb des Gehäuses auf die Signalspannung des Sensors zu ermitteln.Furthermore, a correction curve is determined to take into account radiation inside the camera, the camera temperature being measured at m points within the housing of the infrared camera system, with m ≥ 1, and the dependence of the signal voltage of the sensor on the camera temperature being determined using a compensation calculation, in particular a polynomial approximation of at least second order the polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m are stored in the storage unit. The number m and the position of the temperature measuring points within the housing of the infrared camera system are particularly important in order to determine the exact influence of the different camera temperatures within the housing on the signal voltage of the sensor.

Weiterhin wird eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems mittels eines zweiten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt, wobei n ≥ 1 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur durchgeführt wird. Die Kameratemperatur wird an den m Stellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, gemessen und dient als Bezugskameratemperatur für das spätere Korrekturverfahren.Furthermore, an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system is determined by means of a second characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 1 and correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit, with the Correction of irregularity is carried out at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature. The camera temperature is measured at the m locations within the housing of the infrared camera system, with m ≥ 1, and serves as the reference camera temperature for the subsequent correction process.

Der erste Kennlinienabgleich muss mindestens vom Grad n=2, also anhand von drei Stützstellen, erfolgen und entspricht somit einer Drei-Punkt-Korrektur. Der zweite Kennlinienabgleich muss mindestens vom Grad n=1, also anhand von zwei Stützstellen, erfolgen und entspricht somit einer Zwei-Punkt-Korrektur. Um die Messunsicherheit der korrigierten Signalspannungen der Sensorelemente zu reduzieren, können beide Kennlinienabgleiche zum gleichen Grad (aber mindestens zum Grad n=2) als Drei-Punkt-Korrektur durchgeführt werden.The first adjustment of the characteristic curve must be at least n = 2, i.e. based on three support points, and thus corresponds to a three-point correction. The second adjustment of the characteristic curve must be carried out at least with degree n = 1, i.e. based on two support points, and thus corresponds to a two-point correction. In order to reduce the measurement uncertainty of the corrected signal voltages of the sensor elements, both characteristic curve adjustments can be carried out to the same degree (but at least to degree n = 2) as a three-point correction.

Nach jedem Kalibrierschritt sollte eine Bestimmung von Sensorelementen erfolgen, deren Verhalten außerhalb definierter Grenzen liegt. Die Ausgangsignale dieser Sensorelemente werden für alle weiteren Schritt ignoriert und durch gemittelte Ausgangssignale benachbarter Sensorelemente ersetzt. Dies führt zu einer geringeren Messunsicherheit der korrigierten IR-Bilder.After each calibration step, sensor elements should be determined whose behavior lies outside of defined limits. The output signals of these sensor elements are ignored for all further steps and replaced by averaged output signals from neighboring sensor elements. This leads to a lower measurement uncertainty of the corrected IR images.

Den korrigierten Signalspannungen der einzelnen Sensorelemente können in einem letzten Signalverarbeitungsschritt, einem sogenannten radiometrischen Abgleich, Temperaturen zugeordnet werden. Bei diesem radiometrischen Abgleich wird mit Hilfe kalibrierter Strahlungsquellen bei unterschiedlichen Objekttemperaturen eine Umrechnungsvorschrift bestimmt, um den korrigierten Sensorsignalspannungen absolute Objekttemperaturen zuzuordnen. Diese Umrechnungsvorschrift wird in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit gespeichert.Temperatures can be assigned to the corrected signal voltages of the individual sensor elements in a final signal processing step, a so-called radiometric comparison. In this radiometric comparison, a conversion rule is determined with the aid of calibrated radiation sources at different object temperatures in order to assign absolute object temperatures to the corrected sensor signal voltages. This conversion rule is stored in a memory unit of the signal processing unit.

Für ein Infrarotkamerasystem mit temperaturunstabilisiertem Sensor wird das folgende erfindungsgemäße Kalibrierverfahren vorgeschlagen: Für die Sensormatrix wird ein Arbeitspunkt eingestellt, wobei ein Objekttemperaturbereich und ein Umgebungstemperaturbereich vorgegeben werden. Es wird eine sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung aller Sensorelemente mit einem Polynom zweiter Ordnung approximiert und es werden Korrekturkoeffizienten g2, g1, g0 in der Speichereinheit gespeichert, wobei eine Signalspannungsdifferenzänderung von mindestens zwei verschiedenen konstanten Objekttemperaturen in Abhängigkeit von der gemessenen Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen gemessen wird.The following calibration method according to the invention is proposed for an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor: An operating point is set for the sensor matrix, an object temperature range and an ambient temperature range being specified. It becomes a sensor temperature dependent The change in sensitivity of all sensor elements is approximated with a second-order polynomial and correction coefficients g 2 , g 1 , g 0 are stored in the memory unit, a signal voltage difference change of at least two different constant object temperatures being measured as a function of the measured sensor temperature at different ambient temperatures.

Weiterhin wird eine sensortemperaturabhängige Offsetänderung aller Sensorelemente mit einem Polynom dritter Ordnung approximiert und es werden Korrekturkoeffizienten o3, o2, o1, o0 in der Speichereinheit gespeichert, wobei bei einer konstanten Objekttemperatur in Abhängigkeit von der Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen eine Signalspannungsänderung gemessen wird. Nach diesen Berechnungsschritten verhält sich das Infrarotkamerasystem so, alle wäre der Sensor temperaturstabilisiert. Die folgende Kalibrierung gleicht also der eines Infrarotkamerasystems mit einem temperaturstabilisierten Sensor. Es wird eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit aller Sensorelemente mittels eines ersten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt, wobei n ≥ 2 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur durchgeführt wird.Furthermore, a sensor temperature-dependent offset change of all sensor elements is approximated with a third order polynomial and correction coefficients o 3 , o 2 , o 1 , o 0 are stored in the memory unit, with a signal voltage change being measured at a constant object temperature depending on the sensor temperature at different ambient temperatures . After these calculation steps, the infrared camera system behaves as if the sensor would all be temperature-stabilized. The following calibration is similar to that of an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor. A camera temperature-specific non-uniformity of all sensor elements is determined by means of a first characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 2 and correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit, with the Correction of irregularity is carried out at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature.

Weiterhin wird eine Korrekturkurve zur Berücksichtigung einer Kamerainnenraumstrahlung ermittelt, wobei die Kameratemperatur an m Stellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, gemessen wird und die Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors von der Kameratemperatur mittels einer Ausgleichsrechnung, insbesondere einer Polynomapproximation mindestens zweiter Ordnung ermittelt wird, wobei die Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m in der Speichereinheit gespeichert werden.Furthermore, a correction curve is determined to take into account radiation inside the camera, the camera temperature being measured at m points within the housing of the infrared camera system, with m ≥ 1, and the dependence of the signal voltage of the sensor on the camera temperature being determined by means of a compensation calculation, in particular a polynomial approximation of at least second order the polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m are stored in the storage unit.

Weiterhin wird eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems mittels eines zweiten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt, wobei n ≥ 1 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur durchgeführt wird. Die Kameratemperatur wird an den m Stellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, gemessen und dient zusammen mit der ebenfalls gemessenen Sensortemperatur als Bezugstemperatur für das spätere Korrekturverfahren.Furthermore, an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system is determined by means of a second characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 1 and correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit, with the Correction of irregularity is carried out at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature. The camera temperature is measured at the m points inside the housing of the infrared camera system, with m ≥ 1, and, together with the sensor temperature, which is also measured, serves as a reference temperature for the subsequent correction process.

Der erste Kennlinienabgleich muss mindestens vom Grad n=2, also anhand von drei Stützstellen, erfolgen und entspricht somit einer Drei-Punkt-Korrektur. Der zweite Kennlinienabgleich muss mindestens vom Grad n=1, also anhand von zwei Stützstellen, erfolgen und entspricht somit einer Zwei-Punkt-Korrektur. Um die Messunsicherheit der korrigierten Signalspannungen der Sensorelemente zu reduzieren, können beide Kennlinienabgleiche zum gleichen Grad (aber mindestens zum Grad n=2) als Drei-Punkt-Korrektur durchgeführt werden.The first adjustment of the characteristic curve must be at least n = 2, i.e. based on three support points, and thus corresponds to a three-point correction. The second adjustment of the characteristic curve must be carried out at least with degree n = 1, i.e. based on two support points, and thus corresponds to a two-point correction. In order to reduce the measurement uncertainty of the corrected signal voltages of the sensor elements, both characteristic curve adjustments can be carried out to the same degree (but at least to degree n = 2) as a three-point correction.

Nach jedem Kalibrierschritt sollte eine Bestimmung von Sensorelementen erfolgen, deren Verhalten außerhalb definierter Grenzen liegt. Die Ausgangsignale dieser Sensorelemente werden für alle weiteren Schritt ignoriert und durch gemittelte Ausgangssignale benachbarter Sensorelemente ersetzt. Dies führt zu einer geringeren Messunsicherheit der korrigierten IR-Bilder.After each calibration step, sensor elements should be determined whose behavior lies outside of defined limits. The output signals of these sensor elements are ignored for all further steps and replaced by averaged output signals from neighboring sensor elements. This leads to a lower measurement uncertainty of the corrected IR images.

Den korrigierten Signalspannungen der einzelnen Sensorelemente können in einem letzten Signalverarbeitungsschritt, einem sogenannten radiometrischen Abgleich, Temperaturen zugeordnet werden. Bei diesem radiometrischen Abgleich wird mit Hilfe kalibrierter Strahlungsquellen bei unterschiedlichen Objekttemperaturen eine Umrechnungsvorschrift bestimmt, um den korrigierten Sensorsignalspannungen absolute Objekttemperaturen zuzuordnen. Diese Umrechnungsvorschrift wird in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit gespeichert.Temperatures can be assigned to the corrected signal voltages of the individual sensor elements in a final signal processing step, a so-called radiometric comparison. In this radiometric comparison, a conversion rule is determined with the aid of calibrated radiation sources at different object temperatures in order to assign absolute object temperatures to the corrected sensor signal voltages. This conversion rule is stored in a memory unit of the signal processing unit.

Die Rohdatenerfassung der IR-Bilder und die Erfassung der jeweils zugehörigen Sensor- und Kameratemperaturen für die einzelnen Schritte des Kalibrierverfahrens können in einer beliebigen Reihenfolge erfolgen und sind für die abschließende Bereitstellung der Korrekturkoeffizienten bzw. Polynomkoeffizienten nicht entscheidend. Vielmehr ist es wichtig, dass die ermittelten Korrekturkoeffizienten bzw. Polynomkoeffizienten für eine spätere Korrektur eines Infrarotbildes in einer Speichereinheit hinterlegt werden.The raw data acquisition of the IR images and the acquisition of the respective associated sensor and camera temperatures for the individual steps of the calibration process can take place in any order and are not decisive for the final provision of the correction coefficients or polynomial coefficients. Rather, it is important that the determined correction coefficients or polynomial coefficients are stored in a memory unit for a later correction of an infrared image.

Die Aufgabe wird ebenfalls verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die in dem Kalibrierverfahren ermittelten Korrekturkoeffizienten bzw. Polynomkoeffizienten nachfolgend von einem erfindungsgemäßen Korrekturverfahren genutzt werden, wobei das Korrekturverfahren folgende Schritte aufweist:

  • - In einem ersten Korrekturschritt wird eine sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung mit einem Polynom zweiten Grades korrigiert,
  • - in einem zweiten Korrekturschritt wird eine sensortemperaturabhängige Offsetänderung mit einem Polynom dritten Grades korrigiert,
  • - in einem dritten Korrekturschritt wird eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit mittels eines Kurvenabgleichs vom Grad n, mit n ≥ 2 korrigiert,
  • - in einem vierten Korrekturschritt wird der Einfluss einer Kamerainnenraumstrahlung entsprechend einer Korrekturkurve korrigiert,
  • - in einem fünften Korrekturschritt wird eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems mittels eines Kurvenvergleichs vom Grad n, mit n ≥ 1 korrigiert. Dabei werden die infrarotkamerasystemspezifische Korrekturkoeffizienten, welche in einem vorgeschalteten Kalibrierverfahren unter bekannten Bedingungen ermittelt wurden, für die Korrektur einer Infrarotaufnahme verwendet.
In terms of the method, the object is also achieved in that the correction coefficients or polynomial coefficients determined in the calibration method are subsequently used by a correction method according to the invention, the correction method having the following steps:
  • - In a first correction step, a sensor temperature-dependent change in sensitivity is corrected with a polynomial of the second degree,
  • - In a second correction step, a sensor temperature-dependent offset change is corrected with a third-degree polynomial,
  • - In a third correction step, a camera temperature-specific non-uniformity becomes by means of a curve adjustment of degree n, corrected with n ≥ 2,
  • - In a fourth correction step, the influence of radiation inside the camera is corrected according to a correction curve,
  • In a fifth correction step, an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system is corrected by means of a curve comparison of degree n, with n ≥ 1. The correction coefficients specific to the infrared camera system, which were determined in an upstream calibration process under known conditions, are used to correct an infrared image.

In einer Ausgestaltung des Korrekturverfahrens nutzt der erste Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten g2, g1, g0, die aus einer gemessenen Signalspannungsdifferenzänderung zwischen mindestens zwei verschiedenen konstanten Objekttemperaturen in Abhängigkeit von einer gemessenen Sensortemperatur θs ermittelt werden.In one embodiment of the correction method, the first correction step uses correction coefficients g 2 , g 1 , g 0 , which are derived from a measured signal voltage difference change between at least two different constant object temperatures as a function of a measured sensor temperature θ s be determined.

In einer weiteren Ausgestaltung des Korrekturverfahrens nutzt der zweite Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten o3, o2, o1, o0, die aus einer Signalspannungsänderung bei einer konstanten Objekttemperatur in Abhängigkeit der Sensortemperatur θs bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ermittelt werden.In a further embodiment of the correction method, the second correction step uses correction coefficients o 3 , o 2 , o 1 , o 0 , which are derived from a signal voltage change at a constant object temperature as a function of the sensor temperature θ s can be determined at different ambient temperatures.

In einer weiteren Ausgestaltung des Korrekturverfahrens nutzt der dritte Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n, die bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur ermittelt werden.In a further embodiment of the correction method, the third correction step uses correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n, which are determined at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature.

In einer weiteren Ausgestaltung des Korrekturverfahrens nutzt der vierte Korrekturschritt Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m einer Korrekturkurve und gemessene Kameratemperaturen θK,m an m verschiedenen Stellen innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, wobei die Polynomkoeffizienten aus der Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors von der Kameratemperatur θK,m an verschiedenen Stellen m innerhalb des Gehäuses des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1 ermittelt werden.In a further embodiment of the correction method, the fourth correction step uses polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m of a correction curve and measured camera temperatures θ K, m at m different locations within the housing of the infrared camera system, with m 1, where the polynomial coefficients are determined from the dependence of the signal voltage of the sensor on the camera temperature θ K, m at different points m within the housing of the infrared camera system, with m ≥ 1.

In einer weiteren Ausgestaltung des Korrekturverfahrens nutzt der fünfte Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n, die bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur ermittelt werden.In a further embodiment of the correction method, the fifth correction step uses correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n, which are determined at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature.

Vorzugsweise kann das Korrekturverfahren durch einen radiometrischen Abgleich erweitert werden. Dabei werden die Signalspannungen in absolute Objekttemperaturen mit Hilfe einer Umrechnungsvorschrift umgerechnet, wobei diese Umrechnungsvorschrift in einem radiometrischen Abgleich im Rahmen eines Kalibrierprozesses des Infrarotkamerasystems mit Hilfe kalibrierter Strahlungsquellen bei unterschiedlichen Objekttemperaturen ermittelt wurde.The correction method can preferably be expanded by a radiometric comparison. The signal voltages are converted into absolute object temperatures using a conversion rule, this conversion rule being determined in a radiometric comparison as part of a calibration process of the infrared camera system with the help of calibrated radiation sources at different object temperatures.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens werden für einen temperaturunstabilisierten Sensor die Korrekturschritte eins bis fünf durchgeführt, d.h. vom ersten Korrekturschritt bis zum fünften Korrekturschritt.In one embodiment of the correction method according to the invention, correction steps one to five are carried out for a temperature-unstabilized sensor, i.e. from the first correction step to the fifth correction step.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens werden für einen temperaturstabilisierten Sensor lediglich die Korrekturschritte drei bis fünf durchgeführt, d.h. vom dritten Korrekturschritt bis zum fünften Korrekturschritt. Die ersten beiden Korrekturschritte sind nicht notwendig, da bei einem Infrarotkamerasystem mit einem temperaturstabilisierten Sensor davon ausgegangen wird, dass die Empfindlichkeit und der Offset der Sensorelement bei sich ändernder Umgebungstemperatur für alle Sensorelemente konstant bleiben.In another embodiment of the correction method according to the invention, only correction steps three to five are carried out for a temperature-stabilized sensor, i.e. from the third correction step to the fifth correction step. The first two correction steps are not necessary, since in an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor it is assumed that the sensitivity and the offset of the sensor elements remain constant for all sensor elements when the ambient temperature changes.

Anordnungsseitig wird die Aufgabe durch ein Infrarotkamerasystem gelöst, wobei im Inneren des Gehäuses des Infrarotkamerasystems mindestens zwei eine Kameratemperatur messende Temperaturmessmittel angeordnet sind.On the arrangement side, the object is achieved by an infrared camera system, with at least two temperature measuring means measuring a camera temperature being arranged inside the housing of the infrared camera system.

In einer Ausgestaltung des Infrarotkamerasystems ist das Temperaturmessmittel als ein Thermoelement und / oder ein thermischer Widerstand ausgebildet.In one embodiment of the infrared camera system, the temperature measuring means is designed as a thermocouple and / or a thermal resistor.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.In the following, the invention will be explained in more detail with the aid of exemplary embodiments.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung der von den Sensorelementen detektierten Strahlungsflüsse aus dem betrachteten Halbraum,
  • 2 eine schematische Darstellung der Kalibrieranordnung eines Infrarotkamerasystems,
  • 3 einen schematischen Ablauf eines Korrekturverfahrens für ein Infrarotkamerasystem mit einem temperaturstabilisierten Sensor, wobei drei Kamerainnenraumtemperaturen gemessen werden und beide Kennlinienabgleiche zum Grad n=2 erfolgen und die Matrixmultiplikationen elementweise durchgeführt werden,
  • 4 einen schematischen Ablauf eines Korrekturverfahrens für ein Infrarotkamerasystem mit einem temperaturunstabilisierten Sensor, wobei drei Kamerainnenraumtemperaturen gemessen werden und beide Kennlinienabgleiche zum Grad n=2 erfolgen und die Matrixmultiplikationen elementweise durchgeführt werden,
  • 5 eine Übersicht zur Bestimmung der Korrekturkoeffizienten-Matrizen für eine Drei-Punkt-Korrektur, wobei die Matrixmultiplikationen elementweise durchgeführt werden,
  • 6 eine Übersicht zur Bestimmung der Korrekturkoeffizienten-Matrizen für eine Zwei-Punkt-Korrektur, wobei die Matrixmultiplikationen elementweise durchgeführt werden.
The accompanying drawings show
  • 1 a schematic representation of the radiation fluxes detected by the sensor elements from the half-space considered,
  • 2 a schematic representation of the calibration arrangement of an infrared camera system,
  • 3 a schematic sequence of a correction method for an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor, with three camera interior temperatures being measured and both characteristic curve comparisons for Degree n = 2 and the matrix multiplications are carried out element by element,
  • 4th a schematic sequence of a correction process for an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor, whereby three camera interior temperatures are measured and both characteristic curve comparisons are made to the degree n = 2 and the matrix multiplications are carried out element by element,
  • 5 an overview for determining the correction coefficient matrices for a three-point correction, whereby the matrix multiplications are carried out element by element,
  • 6 an overview for the determination of the correction coefficient matrices for a two-point correction, the matrix multiplications being carried out element by element.

2 zeigt schematisch ein Infrarotkamerasystem 11 in einem Temperaturschrank 1, wobei der vollständige Sichtbereich 10 des Infrarotkamerasystems 11 von einem Flächenstrahler 2 ausgefüllt wird. Eine bewegliche schwarzmattierte Blende 3 kann in den Sichtbereich des Infrarotkamerasystems hineingeschwenkt werden, so dass diese den Sichtbereich des Infrarotkamerasystems vollständig bedeckt. Mit diesem Aufbau können die Bedingungen zur Kalibrierung des Infrarotkamerasystems 11 gezielt eingestellt sowie kontrolliert werden. 2 shows schematically an infrared camera system 11 in a temperature cabinet 1 , with the full field of view 10 of the infrared camera system 11 from a surface heater 2 is filled out. A movable black matt cover 3 can be swiveled into the field of vision of the infrared camera system so that it completely covers the field of vision of the infrared camera system. With this structure, the conditions for calibrating the infrared camera system 11 specifically adjusted and controlled.

In einem ersten Ausführungsbeispiel soll das Kalibrierverfahren eines Infrarotkamerasystems 11 mit temperaturstabilisiertem Sensor näher erläutert werden. Dabei kann der Sensor des Infrarotkamerasystems 11 beispielsweise durch ein Peltierelement auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. Durch die konstante Sensortemperatur wird davon ausgegangen, dass die Empfindlichkeit und der Offset der einzelnen Sensorelemente konstant und unabhängig von der Umgebungstemperatur sind. Während der Kalibrierung befindet sich das Infrarotkamerasystem in einem Temperaturschrank 1, dessen Temperatur geregelt werden kann. Die Temperatur im Temperaturschrank 1 stellt die Umgebungstemperatur des Infrarotkamerasystems 11 dar und beeinflusst die Kamerainnenraumtemperatur des Infrarotkamerasystems 11.In a first embodiment, the calibration method of an infrared camera system 11 with temperature stabilized sensor are explained in more detail. The sensor of the infrared camera system can 11 for example, be kept at a constant temperature by a Peltier element. Due to the constant sensor temperature, it is assumed that the sensitivity and the offset of the individual sensor elements are constant and independent of the ambient temperature. During the calibration, the infrared camera system is in a temperature cabinet 1 whose temperature can be regulated. The temperature in the temperature cabinet 1 sets the ambient temperature of the infrared camera system 11 and influences the temperature inside the camera of the infrared camera system 11 .

In einem Kalibrierschritt soll die Ungleichförmigkeit der Sensorelemente bezüglich des Einflusses unterschiedlicher Umgebungstemperaturen, d.h. unterschiedlicher Kamerainnenraumstörstrahlungsanteile so korrigiert werden, dass alle Sensorelemente in gleicher Weise auf Änderungen der Kamerainnenraumstörstrahlungsanteile reagieren. Das Infrarotkamerasystem 11 ist dabei auf einen Flächenstrahler 2 mit einer homogenen Strahlungsfläche mit einer konstanten Temperatur und damit einer konstanten Ausstrahlung Φ gerichtet ist. Nun werden mindestens drei Umgebungstemperaturen TU1, TU2, TU3 im Temperaturschrank 1 eingestellt, wobei die Kameratemperatur des Infrarotkamerasystems 11 an die Umgebungstemperatur gekoppelt ist. Vorzugsweise werden die Temperaturen im Temperaturschrank 1 so eingestellt, dass sie den Werten der oberen und unteren Grenze des zulässigen Umgebungstemperaturmessbereiches des Infrarotkamerasystems 11 entsprechen. Die verbleibende Anzahl benötigter Temperaturen sollten sich gleichmäßig über den Umgebungstemperaturmessbereich verteilen. Im eingeschwungenen Zustand werden die unkorrigierten Sensorelementspannungen Up,ij an den mindestens drei Stützstellen, d.h. bei den eingestellten Umgebungstemperaturen TU1, TU2, TU3 gemessen, wobei die Absolutwerte der Temperaturen hier nicht interessieren. Aus den gemessenen Signalspannungen Up,ij aller Sensorelemente an den jeweiligen Stützstellen werden die elementeweise quadrierten Werte Up,ij 2, der Mittelwert U p und die Differenzen zum Mittelwert ΔUp,ij berechnet. Unter Verwendung der Berechnungsvorschrift aus 5 werden die Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij für eine Kennlinienabgleich in Form einer Drei-Punkt-Korrektur berechnet. Unter der Annahme, dass sich die Abweichungen der Signalspannungskurven der Sensorelemente von einer Normkurve bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen und somit unterschiedlichen Kamerainnenraumstrahlungen als quadratischer Zusammenhang ergibt, ist eine Drei-Punkt-Korrektur ausreichend. Um die Messunsicherheit weiter zu verringern, können mehr als drei Stützstellen zur Berechnung der Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij herangezogen werden. Dazu werden mehrere Sätze von Hilfs-Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij" für unterschiedliche Kombinationen von jeweils drei Stützstellen berechnet, wobei die äußere Stützstellen gleich bleiben und nur die dritte benötigte Stützstelle variiert wird. Die berechneten Hilfs-Korrekturkoeffizienten-Matrizen vom jeweils gleichen Grad n (mit n = 0, 1, 2) werden anschließend gemittelt und ergeben die endgültige Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij. Diese Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2 werden für ein späteres Korrekturverfahren einer Infrarotaufnahme unter realen Messbedingungen in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11, beispielsweise in einem FPGA, gespeichert. Nach diesem ersten Schritt der Kalibrierung ist das korrigierte Infrarotbild homogen für unterschiedliche Umgebungstemperaturen und der Absolutwert der korrigierten Signalspannungen entspricht dem Betrag des Mittelwertes der unkorrigierten Signalspannungen alle Sensorelemente. In einem anderen Kalibrierschritt soll der Einfluss unterschiedlicher Umgebungstemperaturen, d.h. unterschiedlicher Kamerainnenraumstörstrahlungsanteile, anhand der gemessenen Kamerainnenraumtemperatur, im Folgenden als Kameratemperatur bezeichnet, betragsmäßig korrigiert werden, wobei das Infrarotkamerasystem auf einen homogen strahlenden Flächenstrahler 2 mit einer konstanten Temperatur Tobj gerichtet ist und wobei die Umgebungstemperatur im Temperaturschrank 1 nach einem vorgegebenen, aber beliebigen Temperaturregime verändert wird. Während sich die Temperatur im Temperaturschrank 1 ständig ändert, wird über die Zeit t an mindestens einer Stelle innerhalb des Infrarotkamerasystems die Kameratemperatur θK,1 und der Mittelwert aller Sensorelemente U p gemessen. Dabei erfolgt die Messung zu verschiedenen Zeitpunkten i. Vorzugsweise sind mehrere Temperatursensoren innerhalb des Gehäuses 4 des Infrarotkamerasystems angeordnet und die Kameratemperatur kann an mehreren Stellen m = 1, 2, 3, ... gleichzeitig gemessen werden. Es wird angenommen, dass sich eine Umgebungstemperaturänderung unterschiedlich auf den Kamerainnenraum auswirkt und der Gesamtstörstrahlungsanteil als lineare Überlagerung verschiedener Strahlungsanteile angesehen werden kann, welche sich durch Temperaturmessungen an verschiedenen Stellen m innerhalb der Kamera abschätzen lassen können. Ziel dieses Schrittes ist es, den Einfluss unterschiedlicher Umgebungstemperaturen und damit Kamerainnenraumtemperaturen betragsmäßig zu korrigieren, so dass der korrigierte Absolutwert der Signalspannung unabhängig von der Umgebungstemperatur ist. Der Signalspannungsanteil UK,m, hervorgerufen durch die Kamerainnenraumstrahlung, wird indirekt über die Messung der Kamerainnenraumtemperaturen θK,m an den Stellen m bestimmt und mit einem quadratischen Polynom UK,mK,m) = αK,mK,m 2 + βK,mK,m + γK,m approximiert. Diese Gleichung ist durch die große Anzahl von aufgenommenen Messwerten un der zugehörigen Kameratemperaturen zum jeweiligen Messzeitpunkt i überbestimmt, so dass sich die Koeffizienten αK,m, βK,m, γK,m durch eine Ausgleichsrechnung bestimmen lassen. Diese werden ebenfalls in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems, beispielsweise in einem FPGA für ein späteres Korrekturverfahren einer Infrarotaufnahme unter realen Messbedingungen abgelegt.In a calibration step, the non-uniformity of the sensor elements with regard to the influence of different ambient temperatures, ie different components of the interfering radiation in the camera, is to be corrected so that all sensor elements react in the same way to changes in the components of the interfering radiation in the camera. The infrared camera system 11 is on a surface heater 2 with a homogeneous radiant surface with a constant temperature and thus a constant radiation ist. There are now at least three ambient temperatures T U1 , T U2 , T U3 in the temperature cabinet 1 set, the camera temperature of the infrared camera system 11 is coupled to the ambient temperature. The temperatures in the temperature cabinet are preferably 1 set so that they match the values of the upper and lower limit of the permissible ambient temperature measuring range of the infrared camera system 11 correspond. The remaining number of required temperatures should be evenly distributed over the ambient temperature measuring range. In the steady state, the uncorrected sensor element voltages U p, ij are measured at the at least three support points, ie at the set ambient temperatures T U1 , T U2 , T U3 , the absolute values of the temperatures not being of interest here. From the measured signal voltages U p, ij of all sensor elements at the respective support points, the element-wise squared values U p, ij 2 , the mean value U p and the differences to the mean value ΔU p, ij are calculated. Using the calculation rule 5 the correction coefficient matrices a n, ij are calculated for a characteristic curve adjustment in the form of a three-point correction. Assuming that the deviations of the signal voltage curves of the sensor elements from a standard curve at different ambient temperatures and thus different camera interior radiation results as a quadratic relationship, a three-point correction is sufficient. In order to further reduce the measurement uncertainty, more than three support points can be used to calculate the correction coefficient matrices a n, ij . For this purpose, several sets of auxiliary correction coefficient matrices a n, ij ″ are calculated for different combinations of three support points each, the outer support points remaining the same and only the third required support point being varied. The calculated auxiliary correction coefficient matrices each have the same degree n (with n = 0, 1, 2) are then averaged and result in the final correction coefficient matrices a n, ij . These correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2 are subjected to an infrared image for a later correction process real measurement conditions in a storage unit of the signal processing unit 7th of the infrared camera system 11 , for example in an FPGA. After this first calibration step, the corrected infrared image is homogeneous for different ambient temperatures and the absolute value of the corrected signal voltages corresponds to the amount of the mean value of the uncorrected signal voltages of all sensor elements. In another calibration step, the influence of different ambient temperatures, ie different camera interior radiation components, should be corrected in terms of amount based on the measured camera interior temperature, hereinafter referred to as camera temperature, with the infrared camera system pointing to a homogeneously radiating surface radiator 2 is directed with a constant temperature T obj and where the ambient temperature in the temperature cabinet 1 is changed according to a predetermined, but arbitrary temperature regime. While the temperature is in the temperature cabinet 1 constantly changes, over time t at least one Set the camera temperature θ K, 1 and the mean value of all sensor elements within the infrared camera system U p measured. The measurement takes place at different times i. There are preferably several temperature sensors within the housing 4th of the infrared camera system and the camera temperature can be measured at several points m = 1, 2, 3, ... simultaneously. It is assumed that a change in ambient temperature has different effects on the interior of the camera and that the total radiation component can be viewed as a linear superposition of various radiation components, which can be estimated by temperature measurements at different points m within the camera. The aim of this step is to correct the amount of the influence of different ambient temperatures and thus the temperature inside the camera so that the corrected absolute value of the signal voltage is independent of the ambient temperature. The signal voltage component U K, m , caused by the radiation inside the camera, is determined indirectly by measuring the temperature inside the camera θ K, m at points m and with a quadratic polynomial U K, mK, m ) = α K, m * θ K, m 2 + β K, m * θ K, m + γ K, m approximated. This equation is overdetermined by the large number of recorded measured values and the associated camera temperatures at the respective measurement time i, so that the coefficients α K, m , β K, m , γ K, m can be determined by a compensation calculation. These are also stored in a memory unit of the signal processing unit 7th of the infrared camera system, for example in an FPGA for a later correction process of an infrared recording under real measurement conditions.

In einem weiteren Kalibrierschritt soll die Ungleichförmigkeit der Sensorelemente bezüglich des Einflusses unterschiedlicher Objektstrahlungen so korrigiert werden, dass alle Sensorelemente in gleicher Weise auf Änderungen in der Objektstrahlung reagieren. Dafür befindet sich das Infrarotkamerasystem in einen Temperaturschrank 1. Die Umgebungstemperatur wird auf einem konstanten Wert Tu gehalten, wobei die sich dabei einstellenden Kameratemperaturen θK0,m gemessen werden und als Bezugskameratemperaturen für das Korrekturverfahren dienen. Die Temperatur des Flächenstrahlers 2 auf den das Infrarotkamerasystem gerichtet ist, wird variiert. Dabei werden mindestens zwei unterschiedliche Flächenstrahlertemperaturen, d.h. Objekttemperaturen TObj,1, TObj,2 eingestellt. Zur Verringerung der Messunsicherheiten kann die Anzahl der Objekttemperaturen Tobj der Anzahl an eingestellten Umgebungstemperaturen Tu aus dem Kalibrierschritt zur Korrektur der Ungleichförmigkeit des Einflusses unterschiedlicher Umgebungstemperaturen, d.h. Kameratemperaturen, entsprechen. In diesem Fall erfolgt die Bestimmung der Korrekturkoeffizienten analog zur dargestellten Berechnungsvorschrift in 5. Bei einer Zwei-Punkt-Korrektur werden wieder die Sensorelementspannungen Up,ij an den mindestens zwei Stützstellen, d.h. bei den eingestellten Objekttemperaturen gemessen, wobei die Absolutwerte der Temperaturen auch hier nicht interessieren. Aus den gemessenen Signalspannungen Up,ij aller Sensorelemente an den jeweiligen Stützstellen werden der Mittelwert U p und die Differenzen zum Mittelwert ΔUp,ij berechnet. Unter Verwendung der dargestellten Berechnungsvorschrift in 6 werden die Korrekturkoeffizient-Matrizen bn,ij für einen Kennlinienabgleich in Form einer Zwei-Punkt-Korrektur berechnet. Unter der Annahme, dass sich die Abweichungen der Signalspannungskurven der Sensorelemente von einer Normkurve bei unterschiedlichen Objekttemperaturen als linearer Zusammenhang ergeben, ist eine Zwei-Punkt-Korrektur ausreichend. Diese Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0,1,2 werden für ein späteres Korrekturverfahren einer Infrarotaufnahme unter realen Messbedingungen in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11, beispielsweise in einem FPGA gespeichert. Nach diesem Schritt und der Durchführung der vorher genannten Kalibrierschritte ergibt sich bei konstanter Objektstrahlung ein homogenes, umgebungstemperaturunabhängiges und damit auch kamerainnenraumtemperaturunabhängiges Infrarotbild. Vor dem ersten und nach jedem einzelnen Kalibrierschritt können diejenigen Sensorelemente bestimmt werden, deren Verhalten, d.h. beispielsweise deren Ausgangssignalspannungen außerhalb definierter Grenzen liegen. Die Ausgangssignale dieser Sensorelemente werden für alle weiteren Schritte ignoriert und durch gemittelte Ausgangssignale benachbarter Sensorelemente ersetzt.In a further calibration step, the non-uniformity of the sensor elements with regard to the influence of different object radiation is to be corrected in such a way that all sensor elements react in the same way to changes in the object radiation. The infrared camera system is located in a temperature cabinet for this 1 . The ambient temperature is kept at a constant value Tu, the resulting camera temperatures θ K0, m being measured and used as reference camera temperatures for the correction process. The temperature of the surface heater 2 at which the infrared camera system is aimed is varied. At least two different surface radiator temperatures, ie object temperatures T Obj, 1 , T Obj, 2 are set. To reduce the measurement uncertainties, the number of object temperatures T obj can correspond to the number of set ambient temperatures Tu from the calibration step for correcting the non-uniformity of the influence of different ambient temperatures, ie camera temperatures. In this case, the correction coefficients are determined analogously to the calculation rule shown in 5 . In the case of a two-point correction, the sensor element voltages U p, ij are again measured at the at least two support points, ie at the set object temperatures, the absolute values of the temperatures not being of interest here either. The mean value is obtained from the measured signal voltages U p, ij of all sensor elements at the respective support points U p and the differences to the mean value ΔU p, ij are calculated. Using the calculation rule shown in 6 the correction coefficient matrices b n, ij are calculated for a characteristic curve adjustment in the form of a two-point correction. Assuming that the deviations of the signal voltage curves of the sensor elements from a standard curve at different object temperatures result as a linear relationship, a two-point correction is sufficient. These correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2 are stored in the storage unit of the signal processing unit for a later correction method of an infrared recording under real measurement conditions 7th of the infrared camera system 11 , for example stored in an FPGA. After this step and the implementation of the calibration steps mentioned above, a homogeneous infrared image that is independent of ambient temperature and therefore also independent of the temperature of the camera interior is obtained with constant object radiation. Before the first and after each individual calibration step, those sensor elements can be determined whose behavior, ie for example their output signal voltages, are outside defined limits. The output signals of these sensor elements are ignored for all further steps and are replaced by averaged output signals from neighboring sensor elements.

Durch den radiometrischen Abgleich werden den korrigierten Signalspannungen der einzelnen Sensorelemente Temperaturen zugeordnet. Dazu wird das Infrarotkamerasystem auf kalibrierter Strahlungsquellen gerichtet, deren absolute Objekttemperaturen bekannt sind. Die betrachteten Objekttemperaturen sollten gleichmäßig über den zulässigen Messbereich des Infrarotkamerasystems verteilt sein. Die Umrechnungsvorschrift von Sensorsignalspannung in absolute Objekttemperatur kann durch eine Funktion mit Hilfe einer Ausgleichrechnung oder durch eine Zuordnungstabelle (Look-up table) beschrieben und in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11 gespeichert werden.The corrected signal voltages of the individual sensor elements are assigned temperatures by means of the radiometric comparison. For this purpose, the infrared camera system is aimed at calibrated radiation sources whose absolute object temperatures are known. The observed object temperatures should be evenly distributed over the permissible measuring range of the infrared camera system. The rule for converting sensor signal voltage into absolute object temperature can be described by a function with the aid of a compensation calculation or by an allocation table (look-up table) and in a memory unit of the signal processing unit 7th of the infrared camera system 11 get saved.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel soll das Kalibrierverfahren eines Infrarotkamerasystems mit einem temperaturunstabilisierten Sensor näher erläutert werden. Im Gegensatz zu einem Infrarotkamerasystem mit einem temperaturstabilisierten Sensor bei dem davon ausgegangen wird, dass die Sensorkenngrößen (Empfindlichkeit und Offset) nicht von der Umgebungstemperatur beeinflusst werden, ändert sich bei einem Infrarotkamerasystem mit einem temperaturunstabilisierten Sensor die Normkennlinie der Sensorparameter mit der Änderung der Umgebungstemperatur. Es ist daher zwingend notwendig, zunächst eine Empfindlichkeits- und Offset-Kalibrierung durchzuführen, um die temperaturabhängige Korrektur der Normkennlinie vorzunehmen.In a second exemplary embodiment, the calibration method of an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor is to be explained in more detail. In contrast to an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor in which it is assumed that the sensor parameters (sensitivity and offset) do not depend on the ambient temperature are influenced, in an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor, the standard characteristic of the sensor parameters changes with the change in the ambient temperature. It is therefore imperative to first carry out a sensitivity and offset calibration in order to carry out the temperature-dependent correction of the standard characteristic.

Dafür befindet sich das Infrarotkamerasystem in einem Temperaturschrank 1, dessen Temperatur geregelt werden kann. Für Empfindlichkeitskalibrierung sind mindestens zwei homogene und konstante Flächenstrahler 2 mit unterschiedlichen Strahlertemperaturen (θobj1, θobj2 mit θobj1 ≠ θobj2) notwendig. In der Kalibrieranordnung (2) befindet sich außerhalb des Temperaturschrankes 1 und im Strahlengang 10 zwischen den Flächenstrahlern 2 und dem Infrarotkamerasystem 11 eine schwarzmattierte Blende 3, die die Objektstrahlung der Flächenstrahler 2 auf das Infrarotkamerasystem 11 unterbrechen kann und für den Sensor 6 des Infrarotkamerasystems 11 einen homogenen Flächenstrahler 2 darstellt. Das Infrarotkamerasystem 11 ist auf die beiden Flächenstrahler 2 gerichtet, wobei die Strahlung beider Flächenstrahler mit nur geringer Verzögerungszeit, d.h. zum annähernd gleichen Zeitpunkt ti vom Infrarotkamerasystem gesehen wird, so dass die Kameratemperatur 8a, 8b vor und nach dem Ein- bzw. Ausschwenken der Blende 3 als gleich angesehen werden kann.The infrared camera system is located in a temperature cabinet for this purpose 1 whose temperature can be regulated. At least two homogeneous and constant surface emitters are required for sensitivity calibration 2 with different heater temperatures (θ obj1 , θ obj2 with θ obj1 ≠ θ obj2 ) necessary. In the calibration setup ( 2 ) is located outside the temperature cabinet 1 and in the beam path 10 between the surface radiators 2 and the infrared camera system 11 a black matt cover 3 that the object radiation of the surface emitter 2 on the infrared camera system 11 can interrupt and for the sensor 6 of the infrared camera system 11 a homogeneous surface heater 2 represents. The infrared camera system 11 is on the two surface radiators 2 directed, the radiation from both surface emitters being seen by the infrared camera system with only a short delay time, ie at approximately the same time ti, so that the camera temperature 8a , 8b before and after swiveling the diaphragm in and out 3 can be considered the same.

In einem ersten Teilschritt wird die Umgebungstemperatur im Temperaturschrank 1 nach einem vorgegebenen aber beliebigen Temperaturregime verändert und die Blende 3 wiederholt für kurze Zeit in den Strahlengang 10 zwischen den Flächenstrahlern 2 und dem Infrarotkamerasystem 11 eingeschwenkt, dass das Infrarotkamerasystem 11 abwechselnd die homogene Strahlungsfläche der Blende 3 und die des Flächenstrahlers 2 sieht. Es werden wiederholt Rohdatensätze an Sensorelementspannungen Up,ij aufgenommen, welche sich hinsichtlich ihrer Strahlungsquelle unterscheiden lassen. Aus diesen Daten wird der Mittelwert U p der Sensorelementspannungen berechnet. Anschließend wird die Differenzspannung des ersten berechneten Mittelwertes beim Blick auf die schwarzmattierte Blende 3 und des zweiten berechneten Mittelwertes beim Blick auf den Flächenstrahler 2, über der Zeit t zu verschiedenen Zeitpunkten ti berechnet und gespeichert, wobei die Umgebungstemperatur Tu im Temperaturschrank 1 variiert wird, wodurch sich die Sensortemperatur ändert. Mit steigender Sensortemperatur ändert sich diese Differenzspannung. Diese Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit lässt sich mit einem Polynom zweiten Grades beschreiben: GvS) = g2S 2 + g1S + g0. Mit den Differenzspannungswerten aus der aufgenommenen Messreihe wird eine Ausgleichsrechnung zur Bestimmung der Polynomkoeffizienten der überbestimmten Gleichung GVS) = g2S 2 + g1S + g0 durchgeführt und zur Verwendung für ein späteres Korrekturverfahren einer Infrarotaufnahme unter realen Messbedingungen in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11, beispielsweise in einem FPGA, gespeichert.In a first step, the ambient temperature is determined in the temperature cabinet 1 changed according to a given but arbitrary temperature regime and the aperture 3 repeatedly for a short time in the beam path 10 between the surface radiators 2 and the infrared camera system 11 swiveled in that the infrared camera system 11 alternately the homogeneous radiation surface of the screen 3 and that of the surface heater 2 sees. Raw data sets of sensor element voltages U p, ij are repeatedly recorded, which can be distinguished with regard to their radiation source. The mean value is derived from this data U p of the sensor element stresses is calculated. Then the differential voltage is the first calculated mean value when looking at the black matt screen 3 and the second calculated mean value when looking at the surface emitter 2 , calculated and stored over time t at different times ti, with the ambient temperature Tu in the temperature cabinet 1 is varied, whereby the sensor temperature changes. This differential voltage changes with increasing sensor temperature. This temperature dependency of the sensitivity can be described with a polynomial of the second degree: G vS ) = g 2 * θ S 2 + g 1 * θ S + g 0 . A compensation calculation for determining the polynomial coefficients of the overdetermined equation G VS ) = g 2 * θ S 2 + g 1 * θ S + g 0 is carried out with the differential voltage values from the recorded series of measurements and an infrared recording is used for a later correction process using real measurement conditions in the storage unit of the signal processing unit 7th of the infrared camera system 11 , for example in an FPGA.

Die Sensortemperaturabhängigkeit des Sensorelement-Offsets lässt sich mit einem Polynom dritten Grades beschreiben: OVS) = o3S 3 + o2* θS 2 + o1S + o0, wobei diese Änderung jedoch nicht direkt gemessen werden kann, da sich bei variabler Umgebungstemperatur sowohl die Sensortemperatur θS als auch die Kamerainnenraumtemperatur θK ändern. Der Einfluss der sich ändernden Kamerainnenraumstrahlung kann in Abhängigkeit von θK mit einem Polynom zweiten Grades beschrieben werden: OKK) = k2K 2 + k1K + k0. Zur Bestimmung der Sensortemperaturabhängigkeit des Offsets müssen bei sich ändernder Umgebungstemperatur beide Einflüsse auf die Sensorsignalspannungen, nämlich der Einfluss des sich in Abhängigkeit von der Sensortemperatur ändernde Sensorelement-Offsets und der Einfluss der sich in Abhängigkeit von der Kameratemperatur ändernden Kamerainnenraumstrahlung, berücksichtigt werden.The sensor temperature dependency of the sensor element offset can be described with a third-degree polynomial: O VS ) = o 3 * θ S 3 + o 2 * θ S 2 + o 1 * θ S + o 0 , although this change does not can be measured directly, since both the sensor temperature θ S as well as the temperature inside the camera θ K to change. The influence of the changing radiation inside the camera can depend on θ K can be described with a polynomial of the second degree: O KK ) = k 2 * θ K 2 + k 1 * θ K + k 0 . In order to determine the sensor temperature dependency of the offset, both influences on the sensor signal voltages, namely the influence of the sensor element offset that changes depending on the sensor temperature and the influence of the camera interior radiation that changes depending on the camera temperature, must be taken into account when the ambient temperature changes.

Dazu ist das Infrarotkamerasystem 11 auf eine homogene Strahlungsquelle 2 mit konstanter Objekttemperatur gerichtet. Die Umgebungstemperaturen im Temperaturschrank 1 werden nach einem vorgegebenen aber beliebigen Temperaturregime verändert. Die Rohdatensätze an Sensorelementspannungen Up,ij sowie die Sensortemperatur θS und die Kameratemperatur θK,m werden an mindestens zwei unterschiedlichen Stellen m im Inneren des Gehäuses 4 des Infrarotkamerasystems 11 über die Zeit t gemessen. Mit einer Ausgleichsrechnung werden die Koeffizienten der linearen Überlagerung aller Einflüsse O (θS , θK,m) = OVS) + ΣOK,mK,m) bestimmt. Durch die große Anzahl an Stützstellen ist die Gleichung überbestimmt. Die Koeffizienten, mit denen sich der Einfluss der Sensortemperatur unter Verwendung der Gleichung OKK) = k2K 2 + k1K + k0 berechnen lässt, werden zur Verwendung für ein späteres Korrekturverfahren einer Infrarotaufnahme unter realen Messbedingungen in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11, beispielsweise in einem FPGA, gespeichert.This is the infrared camera system 11 to a homogeneous radiation source 2 directed with constant object temperature. The ambient temperatures in the temperature cabinet 1 are changed according to a given but arbitrary temperature regime. The raw data sets for sensor element voltages U p, ij and the sensor temperature θ S and the camera temperature θ K, m are at at least two different locations m inside the housing 4th of the infrared camera system 11 measured over time t. The coefficients of the linear superposition of all influences O ( θ S , θ K, m ) = O VS ) + ΣO K, mK, m ). The equation is over-determined due to the large number of nodes. The coefficients with which the influence of the sensor temperature can be calculated using the equation O KK ) = k 2 * θ K 2 + k 1 * θ K + k 0 will be used for a later correction method of an infrared recording under real Measurement conditions in the storage unit of the signal processing unit 7th of the infrared camera system 11 , for example in an FPGA.

Als Ergebnis dieser Kalibrierschritte ist es möglich, den Einfluss der Sensortemperatur auf die Empfindlichkeit und den Offset der Sensorelemente des Infrarotkamerasystems zu korrigieren, so dass sich die korrigierten Signalspannungen verhalten als wäre der Sensor temperaturstabilisiert. Die nachfolgenden Schritte zur Kalibrierung entsprechen denen eines Infrarotkamerasystems mit einem temperaturstabilisierten Sensor, siehe dazu die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel für ein Kalibrierverfahren eines Infrarotkamerasystems mit temperaturstabilisiertem Sensor.As a result of these calibration steps, it is possible to correct the influence of the sensor temperature on the sensitivity and the offset of the sensor elements of the infrared camera system, so that the corrected signal voltages behave as if the sensor were temperature-stabilized. The following calibration steps are the same as for an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor, see the explanations relating to the first exemplary embodiment for a calibration method of an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor.

Im Unterschied zu einem Infrarotkamerasystem mit temperaturstabilisiertem Sensor wird beim zweiten Kennlinienabgleich eines Infrarotkamerasystems mit temperaturunstabilisiertem Sensor neben den Kameratemperaturen θK0,m auch noch die Sensortemperatur θS0 gemessen. Zusammen werden diese Temperaturen als Bezugstemperaturen für das Korrekturverfahren verwendet.In contrast to an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor, in the second comparison of the characteristics of an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor, in addition to the camera temperatures θ K0, m , the sensor temperature θ S0 is also measured. Together, these temperatures are used as reference temperatures for the correction process.

Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel für das Korrekturverfahren unter Verwendung eines temperaturstabilisierten Sensors angegeben werden. 3 zeigt den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens. Dabei nimmt das Infrarotkamerasystem während einer Temperaturmessung eine Objektszene auf. Die unkorrigierten Sensorelementspannungen aller Sensorelemente des Sensorelementarrays werden als sogenannte Rohdaten Up,ij an die Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11 weitergegeben. Für jedes Sensorelement wird mit den aus dem Kalibrierverfahren abgelegten Koeffizienten-Matrizen a2,ij a1,ij, a0,ij entsprechend einer Drei-Punkt-Korrektur eine korrigierte Sensorelementspannung U**p,korr,ij zur Ungleichförmigkeitskorrektur bezüglich einer sich ändernden Kameratemperatur berechnet. Da im Kalibierverfahren die Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0,1,2 unter Verwendung von mindestens drei Stützstellen berechnet wurden, wird die Korrektur der Ungleichförmigkeit bezüglich der Kamerainnenraumstrahlung als Kennlinienabgleich vom Grad n=2 durchgeführt.An exemplary embodiment for the correction method using a temperature-stabilized sensor is to be specified below. 3 shows the schematic sequence of the correction method according to the invention. The infrared camera system records an object scene during a temperature measurement. The uncorrected sensor element voltages of all sensor elements of the sensor element array are sent to the signal processing unit as so-called raw data U p, ij 7th of the infrared camera system 11 passed on. For each sensor element, using the coefficient matrices a 2, ij, a 1, ij , a 0, ij stored from the calibration process, a corrected sensor element voltage U ** p, korr, ij is used to correct the irregularity with respect to a changing Camera temperature calculated. Since the correction coefficient matrices a n, ij with n = 0,1,2 using at least three support points were calculated in the calibration process, the correction of the non-uniformity with respect to the radiation inside the camera is carried out as a characteristic curve adjustment of degree n = 2.

Der Einfluss der Kamerainnenraumtemperatur, d.h. der Kamerainnenraumstrahlung wird mittels der Korrekturfunktion UK (θK ) berechnet und die Differenz zum Korrekturwert UKK0) bei der durch die Kalibrierung vorgegeben Bezugskameratemperatur θK0 von der korrigierten Sensorspannung U**p,korr subtrahiert, mit UKK) = UK,1K,1) + UK,2K,2) + UK,3K,3) + ... + UK,mK,m), wobei zur Bestimmung von UK(θK ) die Kameratemperatur an mindestens einer Stelle innerhalb des Gehäuses 4 des Infrarotkamerasystems, vorzugsweise an zwei oder mehr Stellen mit m = 1,2,3,... gemessen und die aus dem Kalibrierverfahren abgelegten Koeffizienten αK,m, βK,m, γK,m entsprechend dem Polynom zweiten Grades verwendet werden.The influence of the temperature inside the camera, i.e. the radiation inside the camera, is calculated using the correction function U K ( θ K ) and the difference to the correction value U KK0 ) at the reference camera temperature θ K0 specified by the calibration is subtracted from the corrected sensor voltage U ** p, corr , with U KK ) = U K, 1K, 1 ) + U K, 2K, 2 ) + U K, 3K, 3 ) + ... + U K, mK, m ), where for determining U K ( θ K ) the camera temperature at at least one point inside the housing 4th of the infrared camera system, preferably measured at two or more points with m = 1, 2, 3, ... and the coefficients α K, m , β K, m , γ K, m stored from the calibration method are used in accordance with the second degree polynomial .

Anschließend erfolgt noch die Ungleichförmigkeitskorrektur bezüglich unterschiedlicher Objekttemperaturen, d.h. Objektstrahlung, wobei für jedes Sensorelement mit den aus dem Kalibrierverfahren abgelegten Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij entsprechend einer Zwei-Punktkorrektur eine korrigierte Sensorelementspannung Up,korr,ij berechnet wird. Als Ergebnis ergibt sich bei konstanter Objektstrahlung ein homogenes, umgebungstemperaturunabhängiges Infrarotbild.Then there is the nonuniformity correction with regard to different object temperatures, ie object radiation, a corrected sensor element voltage U p, korr, ij being calculated for each sensor element with the correction coefficient matrices b n, ij stored from the calibration process according to a two-point correction. The result is a homogeneous, ambient temperature-independent infrared image with constant object radiation.

Die Signalspannungen der während der Kalibrierung bestimmten Sensorelemente, deren Ausgangsspannungssignale außerhalb definierter Grenzen liegen, werden ignoriert und durch die korrigierten Signalspannungen benachbarter Sensorelement ersetzt.The signal voltages of the sensor elements determined during the calibration, the output voltage signals of which are outside defined limits, are ignored and replaced by the corrected signal voltages of neighboring sensor elements.

Die korrigierten Signalspannungen der Sensorelemente werden zuletzt in Temperaturen umgerechnet, wobei die Umrechnungsvorschrift des während der Kalibrierung durchgeführten Abgleiches verwendet wird.The corrected signal voltages of the sensor elements are finally converted into temperatures, the conversion rule of the adjustment carried out during the calibration being used.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Infrarotkamerasystem 11 mit temperaturunstabilisiertem Sensor. Dabei nimmt das Infrarotkamerasystem 11 während einer Temperaturmessung eine Objektszene auf. Die unkorrigierten Sensorelementspannungen aller Sensorelemente des Sensorelementarrays werden als sogenannte Rohdaten Up,ij an die Signalverarbeitungseinheit 7 des Infrarotkamerasystems 11 weitergegeben. Im ersten Korrekturschritt wird die sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung der Sensorelemente anhand der aktuell gemessenen Sensortemperatur θS zu Ug,korr,ij mit einem Polynom zweiten Grades unter Verwendung der im Kalibrierverfahren bestimmten Koeffizienten g2, g1, g0, welches durch den Korrekturwert bei der in der Kalibrierung gemessenen Bezugssensortemperatur θS0 normiert wird, korrigiert. Anschließend erfolgt die Korrektur der sensortemperaturabhängigen Offsetänderung durch Uo,korr,ij = Ug,korr,ij + o3S 3 + o2S 2 + o1S + o0 - OVS0), wobei die im Kalibrierverfahren ermittelten Korrekturkoeffizienten o3, o2, o1, o0 und die Bezugssensortemperatur θS0 genutzt werden. Nach diesem Korrekturschritt verhalten sich die Sensorelemente der Sensormatrix des Infrarotkamerasystems so, als läge ein Infrarotkamerasystem mit temperaturstabilisiertem Sensor vor. Die übrigen Korrekturschritte erfolgen analog zum ersten Ausführungsbeispiel für das Korrekturverfahren unter Verwendung eines temperaturstabilisierten Sensors. 4th shows a second embodiment for an infrared camera system 11 with temperature unstabilized sensor. The infrared camera system takes 11 an object scene during a temperature measurement. The uncorrected sensor element voltages of all sensor elements of the sensor element array are sent to the signal processing unit as so-called raw data U p, ij 7th of the infrared camera system 11 passed on. In the first correction step, the sensor temperature-dependent change in sensitivity of the sensor elements is based on the currently measured sensor temperature θ S to U g, korr, ij with a polynomial of the second degree using the coefficients g 2 , g 1 , g 0 determined in the calibration method, which is normalized by the correction value at the reference sensor temperature θ S0 measured in the calibration. The sensor temperature-dependent offset change is then corrected by U o, korr, ij = U g, korr, ij + o 3 * θ S 3 + o 2 * θ S 2 + o 1 * θ S + o 0 - O VS0 ), whereby the correction coefficients o 3 , o 2 , o 1 , o 0 and the reference sensor temperature θ S0 determined in the calibration process are used. After this correction step, the sensor elements of the sensor matrix of the infrared camera system behave as if there were an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor. The other correction steps take place analogously to the first exemplary embodiment for the correction method using a temperature-stabilized sensor.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
TemperaturschrankTemperature cabinet
22
Flächenstrahler mit ObjekttemperaturSurface heater with object temperature
33
Blendecover
44th
Gehäusecasing
55
infrarotdurchlässiges Linsensysteminfrared permeable lens system
66
Sensormatrix mit SensorelementenSensor matrix with sensor elements
77th
SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
8a,b8a, b
TemperaturmessmittelTemperature measuring means
1010
Sichtbereich des InfrarotkamerasystemsField of view of the infrared camera system
1111
Infrarotkamerasystem Infrared camera system
θS θ S
SensortemperaturSensor temperature
θK θ K
KamerainnenraumtemperaturIndoor temperature of the camera

Claims (13)

Kalibrierverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem (11) umfassend ein Gehäuse (4), eine infrarotdurchlässige Optik (5), eine Sensormatrix (6) im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse (4) einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit (7) liefern sowie jeweils einen Offset und eine Empfindlichkeit aufweisen, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur in Abhängigkeit von einer in einem Temperaturschrank (1) regelbaren Umgebungstemperatur sowie von regelbaren Strahlungsquellen (2) durchgeführt wird, wobei unter definierten Bedingungen eine einen von der Umgebungstemperatur beeinflussten Störanteil des gelieferten Signals repräsentierende Messunsicherheit in Abhängigkeit von einer Sensortemperatur und/oder mindestens einer Kameratemperatur bestimmt wird, wobei die Einflüsse der Umgebungstemperatur durch Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von der Sensortemperatur und/oder der Kameratemperatur abgeschätzt werden und deren kamerasystemspezifischen Korrekturkoeffizienten in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) zur späteren Korrektur eines Infrarotbildes hinterlegt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass für die Sensormatrix (6) ein Arbeitspunkt eingestellt wird, wobei ein Objekttemperaturbereich und ein Umgebungstemperaturbereich vorgegeben werden, - dass eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit aller Sensorelemente mittels eines ersten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 2 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur durchgeführt wird, - dass eine Korrekturkurve zur Berücksichtigung einer Kamerainnenraumstrahlung ermittelt wird, wobei die Kameratemperatur an m Stellen innerhalb des Gehäuses (4) des Infrarotkamerasystems (11), mit m ≥ 1, gemessen wird und die Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors (6) von der Kameratemperatur mittels einer Ausgleichsrechnung, insbesondere einer Polynomapproximation mindestens zweiter Ordnung ermittelt wird, wobei die Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, - dass eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems (11) mittels eines zweiten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 1 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur durchgeführt wird.Calibration method for a shutterless infrared camera system (11) comprising a housing (4), an infrared-permeable optics (5), a sensor matrix (6) hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation incident in the housing (4) and Responding to this, deliver a signal to a signal processing unit (7) and each have an offset and a sensitivity, an offset correction being carried out for each sensor element as a function of an ambient temperature that can be regulated in a temperature cabinet (1) and of controllable radiation sources (2), wherein under defined conditions, a measurement uncertainty that represents an interference component of the supplied signal influenced by the ambient temperature is determined as a function of a sensor temperature and / or at least one camera temperature, the influences of the ambient temperature by means of correction functions depending on the sensor temperature and / or the camera temperature are estimated and their camera system-specific correction coefficients are stored in a storage unit of the signal processing unit (7) for later correction of an infrared image, characterized in that - that an operating point is set for the sensor matrix (6), with an object temperature range and an ambient temperature range - that a camera temperature-specific non-uniformity of all sensor elements is determined by means of a first characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 2 and correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n in the memory unit of Signal processing unit (7) are stored, the non-uniformity correction being carried out at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature, - that a correction curve for taking into account a camera interior radiation is determined, the camera temperature is measured at m locations within the housing (4) of the infrared camera system (11), with m ≥ 1, and the dependence of the signal voltage of the sensor (6) on the camera temperature is determined by means of a compensation calculation, in particular a polynomial approximation of at least second order, the Polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m are stored in the memory unit of the signal processing unit (7), - that an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system (11) is determined by means of a second characteristic curve comparison of degree n, where n ≥ 1 and correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n are stored in the memory unit of the signal processing unit (7), the irregularity correction being carried out at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierverfahren für ein Infrarotkamerasystem mit einem temperaturstabilisierten Sensor eingesetzt wird.Calibration procedure according to Claim 1 , characterized in that the calibration method is used for an infrared camera system with a temperature-stabilized sensor. Kalibrierverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem (11) umfassend ein Gehäuse (4), eine infrarotdurchlässige Optik (5), eine Sensormatrix (6) im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse (4) einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit (7) liefern sowie jeweils einen Offset und eine Empfindlichkeit aufweisen, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur in Abhängigkeit von einer in einem Temperaturschrank (1) regelbaren Umgebungstemperatur sowie von regelbaren Strahlungsquellen (2) durchgeführt wird, wobei unter definierten Bedingungen eine einen von der Umgebungstemperatur beeinflussten Störanteil des gelieferten Signals repräsentierende Messunsicherheit in Abhängigkeit von einer Sensortemperatur und/oder mindestens einer Kameratemperatur bestimmt wird, wobei die Einflüsse der Umgebungstemperatur durch Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von der Sensortemperatur und/oder der Kameratemperatur abgeschätzt werden und deren kamerasystemspezifischen Korrekturkoeffizienten in einer Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) zur späteren Korrektur eines Infrarotbildes hinterlegt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass für die Sensormatrix (6) ein Arbeitspunkt eingestellt wird, wobei ein Objekttemperaturbereich und ein Umgebungstemperaturbereich vorgegeben werden, - dass eine sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung mit einem Polynom zweiter Ordnung approximiert wird und Korrekturkoeffizienten g2, g1, g0 in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei eine Signalspannungsdifferenzänderung von mindestens zwei verschiedenen konstanten Objekttemperaturen in Abhängigkeit von der gemessenen Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen gemessen wird, - dass eine sensortemperaturabhängige Offsetänderung mit einem Polynom dritter Ordnung approximiert wird und Korrekturkoeffizienten o3, o2, o1, o0 in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei eine Signalspannungsänderung bei einer konstanten Objekttemperatur in Abhängigkeit von der Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen gemessen wird, - dass eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit aller Sensorelemente mittels eines ersten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 2 ist und Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur durchgeführt wird, - dass eine Korrekturkurve zur Berücksichtigung einer Kamerainnenraumstrahlung ermittelt wird, wobei die Kameratemperatur an m Stellen innerhalb des Gehäuses (4) des Infrarotkamerasystems, mit m ≥ 1, gemessen wird und die Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors von der Kameratemperatur mittels einer Ausgleichsrechnung, insbesondere einer Polynomapproximation mindestens zweiter Ordnung ermittelt wird, wobei bestimmte Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, - dass eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems mittels eines zweiten Kennlinienabgleichs vom Grad n bestimmt wird, wobei n ≥ 1 und Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n in der Speichereinheit der Signalverarbeitungseinheit (7) gespeichert werden, wobei die Ungleichförmigkeitskorrektur bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur durchgeführt wird.Calibration method for a shutterless infrared camera system (11) comprising a housing (4), an infrared-permeable optics (5), a sensor matrix (6) hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation incident in the housing (4) and Responding to this, deliver a signal to a signal processing unit (7) and each have an offset and a sensitivity, with an offset correction being carried out for each sensor element as a function of an ambient temperature that can be regulated in a temperature cabinet (1) and of controllable radiation sources (2), wherein under defined conditions, a measurement uncertainty representing an interference component of the supplied signal influenced by the ambient temperature is determined as a function of a sensor temperature and / or at least one camera temperature, the influences of the ambient temperature by means of correction functions depending on the sensor temperature and / or the camera temperature are estimated and their camera system-specific correction coefficients are stored in a storage unit of the signal processing unit (7) for later correction of an infrared image, characterized in that - that an operating point is set for the sensor matrix (6), with an object temperature range and an ambient temperature range - that a sensor temperature-dependent change in sensitivity is approximated with a second order polynomial and correction coefficients g 2 , g 1 , g 0 are stored in the memory unit of the signal processing unit (7), a signal voltage difference change of at least two different constant object temperatures depending on the measured sensor temperature is measured at different ambient temperatures, - that a sensor temperature-dependent offset change is approximated with a third order polynomial and correction coefficients o 3 , o 2 , o 1 , o 0 are stored in the memory unit of the signal processing unit (7), a signal voltage change being measured at a constant object temperature depending on the sensor temperature at different ambient temperatures, - that a camera temperature-specific non-uniformity of all sensor elements by means of a first characteristic curve comparison of degree n is determined, where n 2 and correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n stored in the memory unit of the signal processing unit (7) The non-uniformity correction is carried out at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature, - that a correction curve is determined to take into account radiation inside the camera, the camera temperature at m locations within the housing (4) of the infrared camera system, with m ≥ 1 , is measured and the dependence of the signal voltage of the sensor on the camera temperature is determined by means of a compensation calculation, in particular a polynomial approximation of at least the second order, with certain polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m in the memory unit of the signal processing unit (7 ) are stored, - that an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system is determined by means of a second curve comparison of degree n, where n ≥ 1 and correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n in the storage unit of Signal processing unit (7) stored The non-uniformity correction is carried out at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature. Kalibrierverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierverfahren für ein Infrarotkamerasystem mit einem temperaturunstabilisierten Sensor eingesetzt wird.Calibration procedure according to Claim 3 , characterized in that the calibration method is used for an infrared camera system with a temperature-unstabilized sensor. Kalibrierverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kennlinienabgleich eine Drei-Punkt-Korrektur darstellt.Calibration method according to one of the preceding claims, characterized in that the first characteristic curve adjustment represents a three-point correction. Korrekturverfahren für ein verschlussloses Infrarotkamerasystem (11) umfassend ein Gehäuse (4), eine infrarotdurchlässige Optik (5), eine Sensormatrix (6) im folgenden Sensor genannt, bestehend aus mehreren Sensorelementen, die eine in das Gehäuse (4) einfallende Strahlung detektieren und im Ansprechen darauf jeweils ein Signal an eine Signalverarbeitungseinheit (7) liefern, wobei für jedes Sensorelement eine Offsetkorrektur durch eine Korrekturrechnung mit kamerasystemspezifischen Korrekturparametern durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem ersten Korrekturschritt eine sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung mit einem Polynom zweiten Grades korrigiert wird, - in einem zweiten Korrekturschritt eine sensortemperaturabhängige Offsetänderung mit einem Polynom dritten Grades korrigiert wird, - in einem dritten Korrekturschritt eine kameratemperaturspezifische Ungleichförmigkeit mittels eines Kurvenabgleichs vom Grad n, mit n ≥ 2 korrigiert wird, - in einem vierten Korrekturschritt der Einfluss einer Kamerainnenraumstrahlung entsprechend einer Korrekturkurve korrigiert wird, - in einem fünften Korrekturschritt eine objekttemperaturspezifische Ungleichförmigkeit des Infrarotkamerasystems mittels eines Kurvenvergleichs vom Grad n, mit n ≥ 1 korrigiert wird, - wobei infrarotkamerasystemspezifische Korrekturkoeffizienten für die Korrektur verwendet werden.Correction method for a shutterless infrared camera system (11) comprising a housing (4), an infrared-permeable optics (5), a sensor matrix (6) hereinafter referred to as a sensor, consisting of several sensor elements that detect radiation incident in the housing (4) and Responding to each supply a signal to a signal processing unit (7), an offset correction being carried out for each sensor element by a correction calculation with camera system-specific correction parameters, characterized in that - in a first correction step a sensor temperature-dependent change in sensitivity is corrected with a polynomial of the second degree, - in a second correction step a sensor temperature-dependent offset change is corrected with a third degree polynomial, - in a third correction step a camera temperature-specific irregularity by means of a curve adjustment of degree n, with n ≥ 2 is corrected, - in a vie rth correction step the influence of a camera interior radiation is corrected according to a correction curve, - in a fifth correction step an object temperature-specific irregularity of the infrared camera system is corrected by means of a curve comparison of degree n, with n ≥ 1, - infrared camera system-specific correction coefficients are used for the correction. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Korrekturschritt in Abhängigkeit von einer gemessenen Sensortemperatur θs eine sensortemperaturabhängige Empfindlichkeitsänderung korrigierende Korrekturkoeffizienten g2, g1, g0 nutzt, die aus einer gemessenen Signalspannungsdifferenzänderung zwischen mindestens zwei verschiedenen konstanten Objekttemperaturen in Abhängigkeit von einer gemessenen Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ermittelt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the first correction step as a function of a measured sensor temperature θ s uses a sensor temperature-dependent change in sensitivity correcting correction coefficients g 2 , g 1 , g 0 which are derived from a measured signal voltage difference change between at least two different constant object temperatures as a function of a measured sensor temperature at different Ambient temperatures can be determined. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Korrekturschritt in Abhängigkeit von einer gemessenen Sensortemperatur θs eine sensortemperaturabhängige Offsetänderung korrigierende Korrekturkoeffizienten o3, o2, o1, o0 nutzt, die aus einer Signalspannungsänderung bei einer konstanten Objekttemperatur in Abhängigkeit von der Sensortemperatur bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ermittelt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the second correction step uses a sensor temperature-dependent offset change correcting correction coefficients o 3 , o 2 , o 1 , o 0 as a function of a measured sensor temperature θ s , which are derived from a signal voltage change at a constant object temperature as a function of the sensor temperature at different ambient temperatures be determined. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten-Matrizen an,ij mit n = 0, 1, 2, ... n nutzt, die bei n+1 verschiedenen Umgebungstemperaturen und einer konstanten, homogenen Objekttemperatur ermittelt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the third correction step uses correction coefficient matrices a n, ij with n = 0, 1, 2, ... n, which are determined at n + 1 different ambient temperatures and a constant, homogeneous object temperature. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Korrekturschritt Polynomkoeffizienten αK,m, βK,m, γK,m einer Korrekturkurve und einer gemessenen Kameratemperatur θK,m an m verschiedenen Stellen innerhalb des Gehäuses (4) des Infrarotkamerasystems (11), wobei m ≥ 1, nutzt, wobei die Polynomkoeffizienten der Korrekturkurve aus der Abhängigkeit der Signalspannung des Sensors von der Kameratemperatur θK,m an verschiedenen Stellen m, mit m ≥ 1 ermittelt werden. Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the fourth correction step polynomial coefficients α K, m , β K, m , γ K, m of a correction curve and a measured camera temperature θ K, m at m different locations within the housing (4) of the infrared camera system (11), wherein m ≥ 1, the polynomial coefficients of the correction curve being determined from the dependence of the signal voltage of the sensor on the camera temperature θ K, m at various points m, with m ≥ 1. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Korrekturschritt Korrekturkoeffizienten-Matrizen bn,ij mit n = 0, 1, 2, ... n nutzt, die bei n+1 verschiedenen Objekttemperaturen und einer konstanten Umgebungstemperatur ermittelt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the fifth correction step uses correction coefficient matrices b n, ij with n = 0, 1, 2, ... n, which are determined at n + 1 different object temperatures and a constant ambient temperature. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Infrarotkamerasystem (11) mit einem temperaturunstabilisierten Sensor die Korrekturschritte ein bis fünf durchgeführt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that the correction steps one to five are carried out for an infrared camera system (11) with a temperature-unstabilized sensor. Korrekturverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Infrarotkamerasystem (11) mit einem temperaturstabilisierten Sensor lediglich die Korrekturschritte drei bis fünf durchgeführt werden.Correction procedure according to Claim 6 , characterized in that only correction steps three to five are carried out for an infrared camera system (11) with a temperature-stabilized sensor.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015122452A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Heimann Sensor Gmbh Method and system for non-contact temperature measurement
US9992432B2 (en) 2016-01-04 2018-06-05 Sensors Unlimited, Inc. Gain normalization and non-uniformity correction
CN110686781B (en) * 2019-04-12 2024-04-09 福建鼎泰康医疗设备有限公司 Temperature calibration method and device
CN113494972B (en) * 2021-06-24 2021-12-07 山东捷瑞数字科技股份有限公司 Device and method for monitoring temperature of blast furnace

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015813A1 (en) * 1995-10-24 1997-05-01 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Uncooled focal plane array sensor
US5756999A (en) * 1997-02-11 1998-05-26 Indigo Systems Corporation Methods and circuitry for correcting temperature-induced errors in microbolometer focal plane array
DE19715983C1 (en) * 1997-04-17 1998-09-24 Aeg Infrarot Module Gmbh Method for correcting the gray values of images from a digital infrared camera
DE10055862A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-23 Zeiss Optronik Gmbh Process to compensate for technologically related inhomogeneities in the individual elements of a detector, which is used for image acquisition
US20020166968A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-14 Bradley Martin G. Apparatus and method of measuring bolometric resistance changes in an uncooled and thermally unstabilized focal plane array over a wide temperature range
US6515285B1 (en) * 1995-10-24 2003-02-04 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Method and apparatus for compensating a radiation sensor for ambient temperature variations
US6730909B2 (en) * 2000-05-01 2004-05-04 Bae Systems, Inc. Methods and apparatus for compensating a radiation sensor for temperature variations of the sensor
DE102005010986A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-07 Carl Zeiss Optronics Gmbh Method and device for taking a thermal image
DE102008005167A1 (en) * 2008-01-19 2009-07-23 Testo Ag Thermal camera
DE102010015693A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Testo Ag Thermal imaging camera i.e. handset unit, has neural network comprising input ends and output end, where input ends are connected with infrared sensor array and sensor element, respectively, and output end is connected with output device
DE102010023168A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Esw Gmbh Method and device for correcting non-uniform sensitivity of detector elements in thermal imaging cameras

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015813A1 (en) * 1995-10-24 1997-05-01 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Uncooled focal plane array sensor
US6515285B1 (en) * 1995-10-24 2003-02-04 Lockheed-Martin Ir Imaging Systems, Inc. Method and apparatus for compensating a radiation sensor for ambient temperature variations
US5756999A (en) * 1997-02-11 1998-05-26 Indigo Systems Corporation Methods and circuitry for correcting temperature-induced errors in microbolometer focal plane array
DE19715983C1 (en) * 1997-04-17 1998-09-24 Aeg Infrarot Module Gmbh Method for correcting the gray values of images from a digital infrared camera
US6730909B2 (en) * 2000-05-01 2004-05-04 Bae Systems, Inc. Methods and apparatus for compensating a radiation sensor for temperature variations of the sensor
DE10055862A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-23 Zeiss Optronik Gmbh Process to compensate for technologically related inhomogeneities in the individual elements of a detector, which is used for image acquisition
US20020166968A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-14 Bradley Martin G. Apparatus and method of measuring bolometric resistance changes in an uncooled and thermally unstabilized focal plane array over a wide temperature range
DE102005010986A1 (en) * 2005-03-03 2006-09-07 Carl Zeiss Optronics Gmbh Method and device for taking a thermal image
DE102008005167A1 (en) * 2008-01-19 2009-07-23 Testo Ag Thermal camera
DE102010015693A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Testo Ag Thermal imaging camera i.e. handset unit, has neural network comprising input ends and output end, where input ends are connected with infrared sensor array and sensor element, respectively, and output end is connected with output device
DE102010023168A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Esw Gmbh Method and device for correcting non-uniform sensitivity of detector elements in thermal imaging cameras

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIESZCZAD, Grzegorz et al.: Method of detectors offset correction in thermovision camera with uncooled microbolometer focal plane array, Proc. of SPIE Vol. 7481, 2009, pp. 74810O-1 - 74810O-8. *
BUDZIER, Helmut: Radiometrische Kalibrierung ungekühlter Infrarot-Kameras. Habilitationsschrift, Technische Universität Dresden, April 2013. Dresden: TU Dresden, 2013. *
CAO, Yanpeng; TISSE, Christel-Loic: Solid-state temperature-dependent NUC (Non-Uniformity Correction) in uncooled LWIR (Long-Wave Infra-Red) Imaging System. Proc. SPIE 8704, Infrared Technology and Applications XXXIX, 87042W (18 June 2013); *
OLBRYCHT, Robert et al.: Thermal drift compensation method for microbolometer thermal cameras, Applied Optics, Vol. 51, No. 11, April 2012, pp. 1788-1794. *
SHINDE, Yogesh; BANERJEE, Arup: Design and calibration approach for shutter-less thermal imaging camera without thermal control. 2012 Sixth International Conference on Sensing Technology, Kolkata, India, 18-21 Dec. 2012, ICST 2012. Conference Proceedings, ISBN 978-1-4673-2248-5, pp. 259 - 264. *

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