CN102809434A - 温度记录法测量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及温度记录法测量的方法和装置。包括照相机和计算机程序产品的方法和装置，实现和使用用于确定远距离物体的数个温度测量点处的温度的技术。热图像传感器（106）测量来自远距离物体的、在该物体上的数个热测量点处的热辐射。距离确定设备包括图像传感器（104），并且计算至物体的数个距离测量点处的距离。通过热图像传感器捕获热图像，其指示来自物体上的每个热测量点的热辐射量。通过图像传感器捕获来自物体的反射光。使用所捕获的光计算出数个距离。每个距离指示从图像传感器至物体上的一个距离测量点的距离。来自热图像的数据和计算出的距离被结合以便确定物体上的数个温度测量点处的温度。

Description

温度记录法测量的方法和装置

技术领域

本发明的各种实施例涉及温度记录法测量（thermographicmeasurement）。温度记录法测量应用范围广泛。温度记录法应用的一些实例包括医学成像、热学、夜视、过程控制、监视、化学成像及测量建筑物的能量效率，等等。

背景技术

通常，温度记录法测量是使用所谓热成像照相机完成的，热成像照相机能够探测电磁波谱的红外区域内的辐射，并且产生该辐射的图像。这种图像习惯上被称为温谱图。当物体发射的辐射量随着温度增加时，热感照相机（thermal cameral）能够看见物体的温度变化，并且因此能够在有或无可见照明的情况下探测周围环境。这使得热成像照相机在例如军事或监视应用中非常有吸引力。然而，当涉及远距离测量物体的确切温度时，热感照相机具有有限的精确性，其可能造成对热感照相机能够成功使用的情形的限制。因此，期望找到一种更精确地在远距离处更精确地测量物体温度的方式。

发明内容

包括照相机和计算机程序产品的方法和装置被提供用于确定远距离物体在数个温度测量点处的温度。提供热图像传感器。热图像传感器能够测量来自远距离物体的、在远距离物体上的数个热测量点处的热辐射。提供距离确定设备。距离确定设备包括图像传感器，图像传感器能够计算至远距离物体的、在远距离物体上的数个距离测量点处的距离。通过热图像传感器捕获热图像。热图像指示来自远距离物体上的每一个热测量点的热辐射量。图像传感器捕获来自远距离物体的反射光。使用通过图像传感器捕获的反射光计算出数个距离。每个距离指示从图像传感器至远距离物体上的一个明确的距离测量点的距离。结合来自热图像的数据和计算出的距离以确定远距离物体上的数个温度测量点处的温度。

各种的实施例可以包括一个或多个下列特征。热图像和反射光能够被基本同时捕获。远距离物体可以是移动物体，并且捕获、计算和结合步骤可以连续重复，以记录远距离物体上的每一个温度测量点随时间的温度变化。热图像传感器和图像传感器可以设置在共同的外壳内，外壳内还包括共同的光学系统，电磁辐射可操作地经过光学系统，以便在它的从远距离物体分别至热图像传感器和图像传感器的路径上通过。共同的外壳可以是手持式单元、固定式照相机外壳或摇摄变焦（pan-tilt-zoom）照相机外壳。

光学系统可以包括分束器，并且来自远距离物体的电磁辐射可以被分束器分成通向热图像传感器的第一光路和通向图像传感器的第二光路。光学系统可以包括一个或多个光学带通滤光片，其能够使不同波长的电磁辐射分别通向热图像传感器和图像传感器。热图像传感器可以具有与图像传感器相同的有效分辨率，由此在通过热图像传感器捕获的图像中的像素和通过图像传感器捕获的图像中的像素之间产生一一对应。可以通过将热图像传感器内的像素数学映射至图像传感器内的像素而确保相同的有效分辨率。

可以在从远距离物体捕获电磁辐射前校准热图像传感器和图像传感器。可以接收使用者输入，其指定用于远距离物体的表面材料，当处理热图像和距离时可以考虑用于被指定的表面材料的发射率以便确定校正温度。可以对通过图像传感器捕获的图像执行图像分析以确定远距离物体的类型，并且基于所确定的远距离物体的类型，可以为远距离物体自动选择适当的表面材料；当处理热图像和距离时可以考虑用于被指定的表面材料的发射率以便确定校正温度。

距离确定设备可以利用调制光照亮远距离物体，并且在图像传感器中测量对于从远距离物体的离散位置处反射的光的传播时间（traveltime）。距离确定设备可以是渡越时间（time of flight）图像传感器。距离确定设备可以透过被布置成将散斑图投射到远距离物体上的散射片（diffuser）、利用相干光照亮远距离物体，并且测量在远距离物体上的散斑图的变化以便计算至远距离物体上的多个距离测量点的距离。

本发明的各种实施例能够实现一个或多个下列优点。较之传统技术，可以更精确地测量远距离物体的温度。

下面在附图和说明书中阐述本发明的一个或多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本发明的其它特征和优点将很显然。

附图说明

图1示出根据一个实施例的照相机的示意图。

图2示出根据一个实施例的测量三个分开的远距离物体的温度的照相机的示意图。

图3A示出远距离物体的图像及它的温度分布的示意图，正如通过传统热感照相机所捕获的。

图3B示出与图3A中相同的远距离物体的图像及它的温度分布的示意图，正如通过根据一个实施例的照相机所捕获的。

图4是根据一个实施例的用于测量远距离物体的温度的过程的流程图。

在不同附图中相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

概述

在本文中描述的各种实施例提供用于远距离物体的温度测量的方法和装置，较之通过传统热成像照相机的温度测量，这些方法和装置具有提高的精确性。通过使热成像传感器（诸如在热成像照相机中使用的那些）与用于距离测量的图像传感器（例如渡越时间类型的传感器）相结合，实现温度测量的增强的精确性。接着对来自通过两个传感器记录的图像的数据进行结合和处理，在一些实施例中还带有附加的使用者供应的数据，以便确定远距离物体上的数个温度测量点处的温度。在各种实施例中，也可以捕获图像的时间序列，以便确定远距离物体上的温度测量点随时间的温度变化。图像传感器和用于处理图像的逻辑电路在各种实施例中可以被包含在同一个外壳内，并因此能够在各种不同的照相机中使用，诸如手持式单元、固定式单元、PTZ（摇摄变焦）照相机，等等。下面将通过实例描述进一步的特征和细节。然而，应该认识到，此说明不是穷尽的，落入所附权利要求书范围内的许多变化都能够被本领域普通技术人员预见和实现。

此外，正如本领域技术人员所理解的，本发明的多个方面可以被实施为一种装置、一种系统、一种方法、一种计算机程序产品，或它们的不同结合。相应地，本发明的某些方面可以采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例（包括固件、常驻软件、微代码，等等）或结合了软件和硬件多个方面的实施例的形式，它们在本文中都可以通称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的多个方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，计算机可读介质具有实施于其上的计算机可读程序代码。

可以利用一种或多种计算机可读介质的任何结合。计算机可读介质可以是计算机可读存储介质的计算机可读信号介质。计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置或设备，或前述各项的任何适当的结合。计算机可读存储介质的更多的具体实例（非穷尽的列表）可能包括下列各项：具有一条或多条电线的电连接部、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪速存储器）、光纤、便携式只读光盘存储器（CD-ROM）、光学存储设备、磁存储设备，或前述各项的任何适当的结合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何的有形介质，该介质可以包含或存储程序，以便被指令执行系统、装置或设备使用或与它们相关联。

计算机可读信号介质可以包括传播数据信号，其具有实施在例如基带中或作为载波的一部分的计算机可读程序代码。这种传播信号可以采取多种形式中的任何一种，包括但不限于，电磁的、光学的或它们的任何适当的结合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，并且其能够通讯、传播或传输程序，以便被指令执行系统、装置或设备使用或与它们相关联。

可以使用任何适当的介质传输实施在计算机可读介质上的程序代码，合适的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频（RF）等，或前述各项的任何适当的结合。

可以将用于执行对本发明的多个方面的操作的计算机程序代码写成一种或多种程序设计语言的任何结合，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如JAVA、Smalltalk、C++等，和传统的程序化程序设计语言，诸如“C”程序设计语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全在使用者的照相机上执行、部分在使用者的照相机上执行，作为独立的软件包，部分在使用者的照相机上并且部分在远程设备上、或者完全在远程设备或服务器上执行。在后面的情况下，远程设备可以经过任何类型的网络连接至使用者的照相机，这些网络包括局域网（LAN）或广域网（WAN），或连接可以是至外部计算机（例如，使用互连网服务提供商通过互连网）的。

下面，参考根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图例示和/或方块图来描述本发明的多个方面。将理解，流程图例示和/或方块图的每个方块、及流程图例示和/或方块图中的方块的结合可以通过计算机程序指令实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它的可编程数据处理装置的处理器以便产生一种机器，使得指令产生用于实现在流程图和/或方块图的一个方块或多个方块中指定的功能/动作的装置，该指令是通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的，该处理器可以部分或全部包括在照相机中。

这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质内，这些计算机程序指令能够指导计算机、其它的可编程数据处理装置或其它的设备诸如照相机以特殊的方式行使功能，使得存储在计算机可读介质内的指令产生制品（article of manufacture），这些指令包括实现在流程图和/或方块图的一个方块或多个方块内指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令也可以装载到计算机、其它的可编程数据处理装置或其它的设备上，以造成一系列操作步骤在计算机、其它的可编程装置或其它的设备上执行，以便产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它的可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方块图的一个方块或多个方块中指定的功能/动作的过程。

照相机结构概述

图1示出照相机（camera）100的示意图，照相机100包括外壳102、用于距离测量的图像传感器104、热图像传感器106、分束器108、两个透镜系统110a、110b、光发射器112、处理模块114及反射镜（mirror）116。应当注意到，出于清晰度的原因，图1中示出的组件仅由照相机100的一些关键组件组成。正如技术人员所认识到的，照相机100还含有范围广泛的其它其他组件，诸如电源、含有用于操作照相机100的指令的存储电路，及控制和协调照相机100的不同元件之间的动作的不同控制器，等等。透镜系统110a、110b、反射镜116也被示意性地示出，并且每个都可以含有一个或多个光学组件，这些光学组件由适于下面将被描述的操作的材料制成。现在将描述每一个示出的元件和它们各自的操作的进一步的细节。

外壳

照相机外壳102可以是传统的照相机外壳，其根据使用区域而用于不同类型的照相机。例如，照相机100可以是手持式照相机、PTZ（摇摄变焦）照相机、固定式照相机，等等，正如本领域普通技术人员所能够预见的。

图像传感器

在一些实施例中，图像传感器104包括光敏像素阵列。像素的数量可以变化，但通常在50乘50像素至500乘500像素的范围内，例如，200乘200像素的矩阵（matrix）。然而，应当注意到，随着新技术变得可用，矩阵可以显著大于上述范围所包含的。在一些实施例中，光敏像素可以布置圆形图案（pattern）内而非矩阵图案内。通常，图像传感器104具有高灵敏度，使得它能够探测入射光中的较小强度。可以使用许多类型的图像传感器，诸如传统的CCD（电荷耦合器件）传感器或不同类型的APS（有源像素传感器）传感器，诸如CMOS（互补金属氧化物半导体）APS传感器，这些传感器为本领域普通技术人员所熟悉。在一些实施例中，有利地使用专门的渡越时间类型传感器，诸如PIN二极管或APD（雪崩光电二极管）。与传统的图像传感器相比，渡越时间（TOF）图像传感器不仅能够输送强度图像，而且能够输送范围图（range map），范围图在每个像素处都含有距离测量，是通过测量光到达物体并且返回到照相机所需要的时间（即渡越时间原理）得到的。这样，在图1所示的实施例中，图像传感器104连同光发射器112一起工作以便测量时间，即从光发射器112射出的光传播至远距离物体、并且返回到图像传感器104的每个像素所用的时间，正如下面将进一步详细描述的。图像传感器104耦接至处理模块114，处理模块114将在下面进一步详细描述。

热图像传感器

现在转到热图像传感器106，这可以是在传统热成像照相机中能找到的一类传感器，即，使用红外辐射而非可见光形成图像的传感器。虽然可见光图像传感器通常操作在大约450-750nm的电磁波长范围内，但是红外光图像传感器操作在大约14,000nm长的波长内。如同对于可见光图像传感器，存在着范围广泛的热图像传感器106。其中一种类型的传感器包括微测热辐射计图像传感器，其具有传感器元件阵列，每个元件都具有微电阻器，传感器元件变热时微电阻器改变它的电阻。通过将红外光聚焦到传感器元件上并且读取元件电阻的改变，可以计算出热图像。根据所使用的传感器技术，热图像传感器106和图像传感器104可以具有相同或者不同的分辨率。目前，两种传感器都可以具有大约320乘200像素的分辨率，但显然，未来这些数字将随着技术改进而增大。热图像传感器106也耦接至处理模块114。应当注意到，当图像传感器104测量从物体反射的光时，通常在NIR（近红外区域）内，热图像传感器106通常测量由物体发射的黑体辐射量，根据著名的数学公式黑体辐射量通常随着物体温度的升高而增加。

处理模块

处理模块114接收来自图像传感器104的输出信号（即，在每个像素处测量的距离）和来自热图像传感器106的输出信号（即，在每个传感器元件处测量的热辐射量），并且结合数据以便确定在通过照相机成像的远距离物体上的数个点处的温度，实质上是提供照相机100可见的跨越远距离物体的那部分的温度分布的图像。通过更确切地知道到物体的距离，可能会比利用传统热感照相机能够更精确地确定温度。

而且，众所周知，不同的物体具有不同的发射率。因此，在确定物体的温度时，在一些实施例中可能处理设备还能够将发射率考虑在内。例如，使用者可以提供有材料列表，这些材料的发射率是已知的，并且选定其中一种材料。当确定物体温度时，由处理模块114将选定材料的发射率考虑在内。在一些实施例中，甚至可能使用图像分析技术来估计材料，并且使用已知的材料发射率值。例如，通过在所捕获的图像上执行图像分析，可以推论出图像显示的是人脸。因此，可以合理假定计算中要使用的发射率将是皮肤的发射率，等等。

通常，根据斯忒藩-玻耳兹曼定律，物体的温度（T）与物体的热辐射或辐照度（j＊）有关，根据下列数学公式，物体的温度（T）还与比例常数（σ）（也被称为斯忒藩-玻耳兹曼常数）及物体的发射率（ε）有关：

j＊=εσT⁴

因此，通过知道物体的温度和在离开物体的不同的已知距离处执行温度读取，确定物体的温度和在与物体的不同距离处测出的值之间的关系是可能的。这种确定的关系可以由处理模块114存储并在后续的温度读取中使用，以便产生对于该物体的精确的温度读取。

在一个实施例中，在确定物体的温度时，处理模块114通常“按比例缩小”来自具有最高分辨率的传感器（即，图像传感器104或热图像传感器106）的图像，使得该分辨率与具有最低分辨率的传感器（即，图像传感器104或热图像传感器106，视情况而定）的分辨率相匹配（match），以便获得在热图像传感器106内的“像素”和在图像传感器104内的像素之间的一一对应。虽然这种按比例缩小操作可能提供远距离物体上略微减少的测量点，但较之传统热感照相机，它仍能提供对于温度读取的增强的精确性。

在一些实施例中，处理模块114可以连续处理分别由图像传感器104和热图像传感器106捕获的图像，以便产生对物体的温度读取的延时序列（time-lapse series）。之后可以按照类似于传统热感照相机的工作方式将温度显示给使用者，例如，作为彩色编码图，其中每种颜色代表一个温度或一个具体的温度范围。随后还可以应用各种类型的图像处理技术，以便基于温度而识别图像中的物体，等等，正如本领域普通技术人员所熟知的。

光发射器

光发射器12与图像传感器10协同工作，以便确定至被测量温度的物体的距离。在图1中，光发射器112被示出为附连至照相机外壳102，但应当认识到，光发射器112可以是不附连至照相机外壳102的分开的单元。在一些实施例中，光发射器112是LED（发光二极管）或激光器。在一些实施例中，光发射器112发射的光经过频率调制，频率通常在大约20-40MHz的范围内，并且发射波长通常在约855-947nm的NIR范围内，然而应当清楚，这不是排它的范围，根据具体的实现细节（implementation detail），其它的波长范围也是可能的。

另外，使用各种种类的调制技术是可能的。在有两个或更多的照相机以它们可能互相干扰的这种方式定位的情况下，对光进行调制和/或使用不同波长的其中一个目的是能够使第一照相机与第二照相机（或一些类型的监控设备）相区分，或使来自光发射器112的光与其它环境光源相区分。当用于第一照相机100的光发射器112照亮一个区域时，在该区域中还通过第二照相机的图像传感器探测反射光，这种干扰可能发生。

作为一种选择，或除使用调频光外，使用对于不同照相机发射不同波长的光发射器112也是可能的。这也使得在有两个照相机被以它们可能互相干扰的这种方式定位的情况下，使第一照相机与第二照相机相区分是可能的。正如下面将连同透镜系统一起描述的，使用具有具体波长或在波长的具体范围内的光也使得使用带通滤光片是可能的，以便只使所发射波长的光通过至图像传感器104，带通滤光片降低环境噪声并且提高距离测量的精确性。

在一些实施例中，光发射器112还配备有散射片（未示出），相干光能够经过散射片被发射以便提供其温度被测量的远距离物体上的散斑图。散射片可以是例如衍射光学元件或像散（astigmatic）光学元件。通过测量投射到远距离物体上的散斑图的变化，确定到物体的不同点的距离是可能的。另外，如上所述，使用相干光可以通过例如使用与该相干光匹配的窄带滤光片使照相机对环境光为低灵敏度。Shpunt等人的PCT公开No.WO 2007/105205描述了一个实例，可以如何通过测量由图像传感器捕获的图像中的散斑相对于在已知距离处得到的参考图像的变动，来确定到监控区域内多个点的距离，以及到监控区域内这些点的距离随时间的变动。

透镜系统、分束器和反射镜系统

在图1所示的实施例中，由远距离物体发射的光或从远距离物体反射的光经过孔径118进入照相机外壳102并且到达分束器108。分束器108将入射光分成两条分开的光路（path）；一条光路至图像传感器104，并且一条光路至热图像传感器106，其如上所述进行操作。在图1所示的实施例中，分束器108是反射镜，其反射可见光及NIR光，但允许红外（IR）辐射穿过反射镜。每条光路都含有透镜系统110a、110b，透镜系统110a、110b包括一个或多个独立的光学组件，这些光学组件由适于它们各自光路（即，分别是红外光和NIR光或可见光）中的辐射类型的材料制成。透镜系统110a、110b用以把光线分别聚焦到图像传感器104和热图像传感器106上。根据照相机的物理结构，入射光还可以穿过在它的至各自传感器的路径上的一个或多个反射镜系统116。应当认识到，尽管在图1中只示出一个反射镜系统116，但至少部分根据照相机100的物理结构，在照相机100的每条光路中可以有一个或多个反射镜系统116。同样如上所述，在至图像传感器104的光路中可以有一个或多个光学带通滤光片（未示出），光学带通滤光片只使具有与光发射器112发射的光波长相同的光通过。这有助于抑制背景光并且导致更精确的距离测量。应当注意到，希望使可见光子系统和热辐射子系统两者具有相同的焦距，使得图像传感器104和热图像传感器106两者能够同时聚焦在同一物体上。

图2示出通过根据一个实施例的照相机100捕获的场景200的示意图。场景200包括两个分开的物体202、204，它们可以具有不同的温度和大小，并且它们位于与照相机100不同的距离上。通过在图像传感器104的每个像素内测量至物体的距离202a、204a-b，照相机100可以同时确定物体202、204的温度。此外，如图2所示，由于地球不是扁平的，因此单个物体204的不同部分可能位于与照相机100不同的距离204a、204b处。由于能够精确测量至物体不同部分的单独的距离，因此与传统热感照相机可以做到的相比，能够得到物体204的更精确的温度测量。例如，传统热感照相机可以指示跨越物体204的温度发生变化，虽然物体可能实际上具有均匀的温度，而明显的变化是由于与照相机的距离204a、204b不同。经过更精确的距离测量可以降低或避免这种误差，利用根据在本文中描述的不同实施例的照相机100，更精确的距离测量是可能的。图3A和图3B示意性示出传统热感照相机和根据本发明的照相机之间的差异。图3A示出利用传统热感照相机捕获的壁302的热图像300。壁302离开照相机向外延伸，因此图像中指示的壁302的温度随着壁302离开照相机进一步向外延伸而变得越冷。在图3A中，这是借助于用于示例目的的跨越壁302的延伸而变化的灰阶图来示出，但是在大部分热感照相机中，它会通过变化的颜色来指示。然而，在图3B中，同一个壁302的温度被示出为跨越整个壁是均匀的，这是由于根据在本文中描述的不同实施例使更精确的距离测量成为可能。

执行温度测量

图4示出根据一个实施例的用于测量远距离物体温度的过程400。从图4可以看出，过程开始于接收402使用者输入，使用者输入指定远距离物体的材料。应当注意到，这个步骤是可选的，如上所述，并且这个步骤可以在整个过程400中的任何点处执行。

接着，确定404至物体上不同距离测量点的距离。在一个实施例中，这个步骤是通过光发射器112利用调制光照亮物体而完成的。光到达物体后被反射。根据物体的表面和/或如果存在障碍物，光就会在不同方向上被反射。图像传感器104探测反射光，如上所述。大多数光可能不会被反射回到图像传感器104中。然而，光被探测到的部分应当足够进行分析。“足够”的意思是图像传感器104应当能够探测调制模式并且能够从反射光取回信息。图像传感器104的每个像素都可以彼此无关地探测反射光。

在使用渡越时间类型的图像传感器104的一个实施例中，用于图像传感器104的每个像素的传播时间接着被测量。该测量是基于反射光与从光发射器112发射的光相比较。在一些实施例中，调制模式可以用于确定光从光发射器112传播并且返回至图像传感器104所用的时间。例如，通过利用已知图案对从光发射器112发射的光进行调制，之后测量通过图像传感器104探测到的为该已知图案所用的时间。测量的传播时间被用于为图像传感器104的每个像素计算至物体的传播距离。通过测量对于离散位置处的反射光的传播时间，确定物体的具体部分在空间中的定位是可能的。该信息之后用于确定物体的温度。应当注意到，虽然TOF图像传感器只是可以用于测量至物体的距离的图像传感器104的类型之一，但是也可以有利地使用用于距离测量的其它传感器。

接着，利用热图像传感器106捕获406物体的红外图像。应当注意到，在涉及移动物体（即，至照相机100的距离连续变化）的应用中，红外图像和距离图像被基本同时捕获（即，步骤304和306基本同时执行），以便能够得到精确的温度测量。然而，在物体为固定的应用中，步骤404和406可以同样好地按顺序执行。

最后，通过处理模块114使用来自两个传感器的信号，以便计算408物体上数个温度测量点处的温度，如上所述，计算步骤结束过程400。之后可以执行确定温度的不同类型的可选的后处理，诸如产生图像、不同的警报、识别场景中的外物，等等。

总论

在本文中使用的术语只是出于描述特殊实施例的目的，并非旨在限制本发明。正如在本文中所使用的，单数形式“一个”、“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有所指。还将进一步理解地是，术语“被包含”和/或“包含”，在用于本说明书时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或附加的一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或及其集合（group）。

正如本说明书中使用的术语“光”，指的是任何种类的电磁辐射，包括红外光和紫外光，以及可见光。还应当注意到，虽然上面只对单个物体进行了参考，但上面的方法和装置对于包括数个物体的场景也同样工作出色，诸如图2所示的场景200。还可以完成各种类型的图像后处理。例如，可以将从物体的不同视图得到的数个图像结合到显示跨越物体的温度分布的三维模型中。还应当注意到，实现可能是依靠用于距离测量的其它物理现象，诸如超声，并且还可以在提高温度测量的精确性的过程中有利地采用这种用于距离测量的技术，如在本文中所述。

在下面权利要求书中，所有装置的相应的结构、材料、动作及等价物或步骤加上功能元件旨在包括任何结构、材料或动作，以便结合所具体主张权利的其它被主张权利的元件而执行功能。对本发明的描述已经提供用于示例和描述的目的，而非旨在使本发明穷举或限制成所公开的形式。在不背离权利要求书的范围的情况下，许多更改和变化对本领域普通技术人员将是明显的。选择和描述上述实施例是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，并且使其他的本领域普通技术人员能够理解本发明，对于具有各种更改的不同实施例同样适用于预期的特殊用途。

Claims (15)

1.一种在设备（100）中用于确定远距离物体在多个温度测量点处的温度的方法，所述设备包含热图像传感器（106）和距离确定设备，所述热图像传感器（106）可操作成测量在远距离物体内的多个热测量点的来自所述物体的热辐射，所述距离确定设备包括图像传感器（104），其可操作成计算至所述远距离物体的、在所述远距离物体上的多个距离测量点处的距离，所述方法包含：

通过所述热图像传感器捕获热图像，所述热图像指示来自所述远距离物体上的所述多个热测量点中的每一个的热辐射量（406）；

通过所述图像传感器捕获来自所述远距离物体的反射光；

使用通过所述图像传感器捕获的所述反射光计算多个距离，每个距离指示从所述图像传感器至所述远距离物体上的一个明确的距离测量点的距离（404）；

结合来自所述热图像的数据和所述计算出的多个距离以便确定在所述远距离物体上的多个温度测量点处的温度（408）。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述热图像和所述反射光被基本同时捕获。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述远距离物体是移动物体，并且所述捕获、计算及结合步骤被连续重复以便记录所述远距离物体上的所述多个温度测量点的每一处随时间的温度变化。

4.如权利要求1-3的任何一项所述的方法，进一步包含：

接收使用者输入（402），所述使用者输入指定用于所述远距离物体的表面材料；和

其中处理所述热图像和所述多个距离包括在确定所述校正温度的过程中将用于所述表面材料的发射率考虑在内。

5.如权利要求1-4的任何一项所述的方法，进一步包含：

对通过所述图像传感器捕获的所述图像执行图像分析，以便确定所述远距离物体的类型；

基于所确定的远距离物体的类型，自动选择用于所述远距离物体的适当的表面材料；和

其中处理所述热图像和所述多个距离包括在确定所述校正温度的过程中将用于所述表面材料的发射率考虑在内。

6.如权利要求1-5的任何一项所述的方法，进一步包含：

利用调制光照亮所述远距离物体；和

在所述图像传感器中测量对于从所述远距离物体的离散位置处反射的光的传播时间。

7.如权利要求1-5的任何一项所述的方法，进一步包含：

透过被布置成将散斑图投射到所述远距离物体上的散射片、利用相干光照亮所述远距离物体；和

测量所述远距离物体上的所述散斑图的变化以便计算至所述远距离物体上的所述多个距离测量点的距离。

8.一种用于确定远距离物体在多个温度测量点处的温度的设备（100），所述设备包含：

热图像传感器（106），其可操作成测量来自远距离物体的、在所述物体上的多个热测量点处的热辐射，并且捕获热图像，所述热图像指示来自所述远距离物体上的所述多个热测量点中的每一个的热辐射量；

距离确定设备，所述距离确定设备包括图像传感器（104），其可操作成计算至所述远距离物体的、在所述远距离物体上的多个距离测量点处的距离，并且通过所述图像传感器捕获来自所述远距离物体的反射光；和

处理模块（114）可操作成：

使用通过所述图像传感器捕获的所述反射光计算多个距离，每个距离指示从所述图像传感器至所述远距离物体上的一个明确的距离测量点的距离，和

结合来自所述热图像的数据和所述计算出的多个距离，以便确定所述远距离物体上的多个温度测量点处的温度。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述远距离物体是移动物体，并且其中所述热图像传感器、所述图像传感器及所述处理模块可操作成连续捕获热图像、计算距离及结合数据以便记录所述远距离物体上的所述多个温度测量点的每一处随时间的温度变化。

10.如权利要求8或9所述的设备，其中所述热图像传感器和所述图像传感器被设置在共同的外壳（102）内，所述共同的外壳进一步包括共同的光学系统（110），经过所述共同的光学系统的电磁辐射可操作成在它的从所述远距离物体分别至所述热图像传感器和所述图像传感器的路径上通过。

11.如权利要求8-10的任何一项所述的设备，其中所述处理模块进一步可操作成：

接收使用者输入，所述使用者输入指定用于所述远距离物体的表面材料；和

当处理所述热图像和所述多个距离以便确定所述校正温度时将用于所述表面材料的发射率考虑在内。

12.如权利要求8-11的任何一项所述的设备，其中所述处理模块进一步可操作成：

对通过所述图像传感器捕获的所述图像执行图像分析以便确定所述远距离物体的类型；

基于所确定的远距离物体的类型，自动选择用于所述远距离物体的适当的表面材料；和

当处理所述热图像和所述多个距离以便确定所述校正温度时将用于所述表面材料的发射率考虑在内。

13.如权利要求8-12的任何一项所述的设备，其中所述距离确定设备可操作成：

利用调制光照亮所述远距离物体；和

在所述图像传感器中测量对于从所述远距离物体的离散位置处反射的光的传播时间。

14.如权利要求8-12的任何一项所述的设备，其中所述距离确定设备可操作成：

透过被布置成将散斑图投射到所述远距离物体上的散射片、利用相干光照亮所述远距离物体；和

测量所述远距离物体上的所述散斑图的变化，以便计算至所述远距离物体上的所述多个距离测量点的距离。

15.一种包含计算机可读程序代码的计算机程序产品，当所述计算机可读程序代码在处理器中运行时，执行权利要求1-7的任何一项所述的方法。

Images