CN104981905A - 成像传感器阵列中的异常时钟频率检测 - Google Patents

Abstract

提供了检测装置(例如，成像传感器装置(例如，红外和/或可见光成像装置))中的异常时钟频率的技术。在一个例子中，装置可以包括时钟频率检测电路，其可容易地集成为装置的一部分以提供对异常时钟频率的有效检测。装置可以包括斜坡发生器、计数器、和/或其他部件。斜坡发生器可以不依赖于提供给装置的时钟信号产生斜坡信号，而计数器可以响应于所述时钟信号而递增/递减计数值。装置可以包括比较器，其适于当斜坡信号达到参考信号时选择计数器的当前计数值。装置的处理器可适于：基于选择的计数值，确定时钟信号是否以可接受的频率范围操作。

Description

成像传感器阵列中的异常时钟频率检测

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的、美国临时专利申请NO.61/793,181和2012年12月14日提交的、美国临时专利申请NO.61/737,678的优先权，这两篇专利的题目均为“ABNORMAL CLOCK RATE DETECTION IN IMAGINGSENSOR ARRAYS”，通过引用的方式将其作为整体合并于此。

本申请要求2012年12月31日提交的、题为“COMPACT MULTI-SPECTRUMIMAGING WITH FUSION”的美国临时专利申请NO.61/748,018的优先权，通过引用的方式将其作为整体合并于此。

技术领域

本发明的一个或者多个实施例总体上涉及成像装置，更具体的，例如，涉及检测这种装置使用的时钟信号的时钟频率。

背景技术

成像传感器装置(例如，红外传感器阵列或可见光传感器阵列)可以典型地包括其定时可以依赖于时钟信号以便执行例如以指定的帧率捕获图像帧的操作的各种部件。因此，可能要求成像传感器装置使用的时钟信号工作在期望范围内的频率(例如，时钟频率)以确保成像传感器装置的正确工作、确保符合相关的规则(例如，对帧率的输出控制限制)、和/或防止损坏成像传感器装置的各个部件。

因为通常由外部源(例如，主机装置上的时钟发生器)向成像传感器装置提供该时钟信号，所以时钟信号可以有意或无意地改变到具有超出期望的正常范围的时钟频率。由于这种异常时钟信号，成像传感器装置可能会损坏、可能不符合规则要求、或无法实现预期或期望的功能。然而，传统的成像传感器装置不能以有效且高效的方式检测和/或防止该异常时钟频率。

发明内容

提供了检测装置(例如，成像传感器装置(例如，红外和/或可见光成像装置))中的异常时钟频率的各种技术。在一个例子中，装置可以包括时钟频率检测电路，其可容易地集成为装置的一部分以提供对异常时钟频率的有效检测。装置可以包括斜坡发生器、计数器、和/或已经实现为装置的一部分的其他部件。斜坡发生器可以不依赖于提供给装置的时钟信号产生斜坡信号，而计数器可以响应于所述时钟信号而递增或递减计数值。装置可以包括比较器，其适于当斜坡信号达到参考信号时选择计数器的当前计数值。装置的处理器可适于：基于选择的计数值，确定时钟信号是否以可接受的频率范围操作。

在一个实施例中，装置包括：计数器，其适于接收时钟信号并响应于所述时钟信号而调整计数值；斜坡发生器，其适于产生具有不依赖于所述时钟信号的斜率的斜坡信号；比较器，其适于接收参考信号和所述斜坡信号，并响应于所述参考信号和所述斜坡信号而选择所述当前计数值；以及处理器，其适于基于选择的计数值确定所述时钟信号的频率是否处于特定范围内。

在另一个例子中，一种方法包括：响应于时钟信号而调整计数值；产生具有不依赖于所述时钟信号的斜率的斜坡信号；响应于所述参考信号和所述斜坡信号而选择所述当前计数值；以及基于选择的计数值确定所述时钟信号的频率是否处于特定范围内。

本发明的范围由权利要求书限定，通过引用的方式将这部分合并于此。通过考虑下面对一个或者多个实施例的详细描述，将会向本领域技术人员提供对本发明实施例的更加完整的理解以及其中附加的优点的实现。下面将参考首先会简要描述的附图。

附图说明

图1示出了根据本公开实施例的、被配置为在主机装置中实现的红外成像模块。

图2示出了根据本公开实施例的、装配后的红外成像模块。

图3示出了根据本公开的实施例的、并列的置于插座之上的红外成像模块的分解图。

图4示出了根据本公开的实施例的、包括红外传感器阵列的红外传感器组件的框图。

图5示出了根据本公开实施例的、确定非均匀性校正(NUC)项的各种操作的流程图。

图6示出了根据本公开实施例的、相邻像素之间的差值。

图7示出了根据本公开实施例的平场校正技术。

图8示出了根据本公开实施例的、应用在图像处理流水线中的图5的各种图像处理技术和其他操作。

图9示出了根据本公开实施例的时域噪声削减步骤。

图10示出了根据本公开实施例的、图8的图像处理流水线的几个步骤的具体的实施细节。

图11示出了根据本公开实施例的、附近像素中的空间相关的固定模式噪声(FPN)。

图12示出了根据本公开实施例的、包括红外传感器阵列和低压差稳压器的红外传感器组件的另一个实现方式的框图。

图13示出了根据本公开实施例的、图12的红外传感器组件的一部分的电路图。

图14示出了根据本公开实施例的、红外传感器组件的一部分的电路的示意图。

图15示出了根据本公开实施例的、检测提供给红外传感器组件的异常时钟频率的电路的示意图。

图16示出了根据本公开实施例的、检测提供给红外传感器组件的异常时钟频率的过程的流程图。

图17示出了根据本公开实施例的、温度传感器电路的示意图。

通过参考下面的详细说明，将会更好的理解本发明的实施例及其优点。应当理解的是，相同的参考数字用于表示在一副或者多幅附图中示出的相同元件。

具体实施方式

图1示出了根据本公开实施例的、被配置为在主机装置102中实现的红外成像模块100(例如，红外照相机或者红外成像装置)。在一个或者多个实施例中，可根据晶圆级封装技术或者其他封装技术，实现小形状因子的红外成像模块100。

在一个实施例中，红外成像模块100可被配置为在小型的便携式主机装置102中实现，例如，移动电话、平板电脑装置、膝上型电脑装置、个人数字助理、可见光照相机、音乐播放器或者任何其他合适的移动装置。就这方面而言，红外成像模块100可用于向主机装置102提供红外成像功能。例如，红外成像模块100可被配置为捕获、处理、和/或管理红外图像，并将该红外图像提供给主机装置102，主机装置102能够以任何期望的方式来使用该红外图像(例如，对该红外图像进行进一步的处理、存储到存储器中、显示、由运行在主机装置102中的各种应用程序使用、输出到其他装置、或者其他应用)。

在各种实施例中，红外成像模块100可被配置为在低电压电平和宽温度范围内工作。例如，在一个实施例中，红外成像模块100可使用约2.4伏、2.5伏、2.8伏或更低的电压的电源工作，并且可在约-20℃到约+60℃的温度范围中工作(例如，在约80℃的环境温度范围中提供合适的动态范围和性能)。在一个实施例中，通过使红外成像模块100在低电压电平下工作，与其他类型的红外成像装置相比，红外成像模块100自身所产生的热量较少。因此，红外成像模块100在工作时，可利用简化的措施来补偿这种自身产生的热量。

如图1所示，主机装置102可包括插座104、快门105、运动传感器194、处理器195、存储器196、显示器197和/或其他部件198。插座104可被配置为如箭头101所示的接收红外成像模块100。就这方面而言，图2示出了根据本公开实施例的、装配在插座104中的红外成像模块100。

可由一个或者多个加速度计、陀螺仪或者可用于检测主机装置102的运动的其他合适的装置来实现运动传感器194。处理模块160或者处理器195可对运动传感器194进行监控并且运动传感器194向处理模块160或者处理器195提供信息，以检测运动。在各种实施例中，运动传感器194可实现为主机装置102的一部分(如图1所示)，也可实现为红外成像模块100、或者连接到主机装置102或与主机装置102接触的其他装置的一部分。

处理器195可实现为任何合适的处理装置(例如，逻辑装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)或者其他装置)，主机装置102可使用上述处理装置来执行适当的指令，例如，存储在存储器196中的软件指令。显示器197可用于显示捕获的和/或处理后的红外图像和/或其他图像、数据和信息。其他部件198可用于实现主机装置102的任何功能，如可能期望的各种应用(例如，时钟、温度传感器、可见光照相机或者其他部件)。另外，机器可读介质193可用于存储非临时性指令，可将该非临时性指令加载到存储器196中并由处理器195执行。

在各种实施例中，可大量生产红外成像模块100和插座104，以推动它们的广泛应用，例如，其可应用在移动电话或者其他装置(例如，需要小形状因子的装置)中。在一个实施例中，当红外成像模块100安装到插座104中时，红外成像模块100和插座104的组合所显示出的整体尺寸大约为8.5mm×8.5mm×5.9mm。

图3示出了根据本公开的实施例的、并列的置于插座104之上的红外成像模块100的分解图。红外成像模块100可包括透镜镜筒110、外壳120、红外传感器组件128、电路板170、基座150和处理模块160。

透镜镜筒110可至少部分的装入光学元件180(例如，透镜)，通过透镜镜筒110中的孔112，所述光学元件180在图3中部分的可见。透镜镜筒110可包括大致呈圆柱形的延长部分114，其可用于使透镜镜筒110与外壳120中的孔122接触。

例如，可由安装在基板140上的帽130(例如，盖子)来实现红外传感器组件128。红外传感器组件128可包括按列或者其他方式设置在基板140上并由帽130覆盖的多个红外传感器132(例如，红外探测器)。例如，在一个实施例中，红外传感器组件128可实现为焦平面阵列(FPA)。这种焦平面阵列可实现为例如真空封装的组件(例如，由帽130和基板140密封)。在一个实施例中，红外传感器组件128可实现为晶片级封装(例如，红外传感器组件128可以是与设置在晶片上一组真空包装组件相分离的单片)。在一个实施例中，红外传感器组件128可实现为使用约2.4伏、2.5伏、2.8伏或者类似的电压的电源来工作。

红外传感器132可被配置为检测目标场景的红外辐射(例如，红外能量)，所述目标场景包括：例如中波红外波段(MWIR)、长波红外波段(LWIR)、和/或如在特定应用中所期望的其他热成像波段。在一个实施例中，可根据晶片级封装技术来提供红外传感器组件128。

红外传感器132可实现为例如微测辐射热计，或者以任意期望的阵列方向图案配置以提供多个像素的其他类型的热成像红外传感器。在一个实施例中，红外传感器132可实现为具有17微米像素间距的氧化钒(VOx)探测器。在各种实施例中，可使用约32×32阵列的红外传感器132、约64×64阵列的红外传感器132、约80×64阵列的红外传感器132或者其他大小的阵列。

基板140可包括各种电路，其中包括例如读出集成电路(ROIC)，在一个实施例中，该读出集成电路(ROIC)的尺寸比约5.5mm×5.5mm小。基板140还可包括接合焊盘142，其可用于当如图3所示的那样装配好红外成像模块100时，与放置在外壳120的内表面上的相辅相成的连接点相接触。在一个实施例中，可利用执行电压调节的低压差稳压器(LDO)来实现ROIC，以降低引入到红外传感器组件128中的噪声，从而提供改进的电源抑制比(PSRR)。另外，通过实现具有ROIC的LDO(例如，在晶圆级封装内)，可消耗更少的管芯面积并且需要的离散管芯(或者芯片)较少。

图4示出了根据本公开的实施例的、包括红外传感器132阵列的红外传感器组件128的框图。在示出的实施例中，红外传感器132作为ROIC 402的单位晶格阵列的一部分。ROIC 402包括偏压产生和时序控制电路404、列放大器405、列多路复用器406、行多路复用器408和输出放大器410。可通过输出放大器410将红外传感器132捕获的图像帧(即，热图像)提供给处理模块160、处理器195和/或任何其他合适的部件，以执行本文所描述的各种处理技术。尽管图4示出的是8×8的阵列，但是任何期望的阵列配置均可用于其他实施例中。ROIC和红外传感器的进一步描述可在2000年2月22日公开的美国专利No.6,028,309中找到，通过引用的方式将其作为整体合并于此。

红外传感器阵列128可捕获图像(例如，图像帧)，并以各种速率从它的ROIC提供这种图像。处理模块160可用于对捕获的红外图像执行适当的处理，并且可以根据任何适当的结构来实现该处理模块160。在一个实施例中，处理模块160可实现为ASIC。就这方面而言，这种ASIC可被配置为高性能的和/或高效率的执行图像处理。在另一个实施例中，可利用通用中央处理单元(CPU)来实现处理模块160，所述CPU可被配置为执行适当的软件指令，以进行图像处理、调整以及通过各种图像处理块进行图像处理、处理模块160和主机装置102之间的互相配合的交互和/或其他操作。在另一个实施例中，可利用现场可编程门阵列(FPGA)来实现处理模块160。在其他实施例中，如本领域技术人员所理解的，可利用其他类型的处理和/或逻辑电路来实现处理模块160。

在这些和其他实施例中，处理模块160还可与其他合适的部件来实现，例如，易失性存储器、非易失性存储器和/或一个或者多个接口(例如，红外检测器接口、内部集成电路(I2C)接口、移动行业处理器接口(MIPI)、联合测试行动组(JTAG)接口(例如，IEEE1149.1标准测试访问端口和边界扫描结构)、和/或其他接口)。

在一些实施例中，红外成像模块100可进一步包括一个或者多个致动器199，其可用于调整红外传感器组件128捕获的红外图像帧的焦点。例如，致动器199可用于移动光学元件180、红外传感器132和/或彼此相关的其他部件，以根据本文所描述的技术来选择性地聚焦和散焦红外图像帧。可根据任何类型的运动感应设备或者装置来实现致动器199，并且可将致动器199放置在红外成像模块100内部或者外部的任何位置，以适应不同的应用。

当将红外成像模块100装配好后，外壳120随后可将红外传感器组件128、基座150以及处理模块160完全的密封起来。外壳120可便于红外成像模块100的各种部件的连接。例如，在一个实施例中，外壳120可提供用于连接各种部件的电连接部件126，下面将对其进行详细描述。

当将红外成像模块100装配好时，电连接部件126(例如，导电路径、电气轨迹或者其他类型的电连接部件)可与接合焊盘142电气连接。在各种实施例中，可将电连接部件126嵌入到外壳120中、设置在外壳120的内表面上和/或由外壳120提供所述电连接部件126。如图3所示，电连接部件126可终止于突出于外壳120的底表面的连接部件124中。当将红外成像模块100装配好时，连接部件124可与电路板170连接(例如，在各种实施例中，外壳120可置于电路板170的顶部)。处理模块160可通过合适的电连接部件与电路板170电连接。因此，红外传感器组件128可例如通过导电路径与处理模块160电连接，所述导电路径可由接合焊盘142、外壳120内部表面上的相辅相成的连接点、外壳120的电连接部件126、连接部件124及电路板170提供。有利的是，这种布置的实现可无需在红外传感器组件128和处理模块160之间设置焊线。

在各种实施例中，可使用任何期望的材料(例如，铜或者任何其他合适的导电材料)来制造外壳120中的电连接部件126。在一个实施例中，电连接部件126可有助于对红外成像模块100产生的热量进行散热。

其他连接可用于其他实施例中。例如，在一个实施例中，传感器组件128可通过陶瓷板连接到处理模块160，所述陶瓷板通过焊线连接到传感器组件128并通过球栅阵列(BGA)连接到处理模块160。在另一个实施例中，传感器组件128可直接安装到刚柔性板上并与焊线电连接，并且可利用焊线或者BGA将处理模块160安装并且连接到刚柔性板。

本文所阐述的红外成像模块100和主机装置102的各种应用只是为了举例，而不是限制。就这方面而言，本文所描述的各种技术中的任何一个均可应用到任何红外照相机系统、红外成像器或者用于进行红外/热成像的其他装置。

红外传感器组件128的基板140可安装到基座150上。在各种实施例中，基座150(例如，底座)可例如由通过金属注射成形(MIM)形成的铜制造，并且对所述基座150进行黑色氧化处理或者镍涂层处理。在各种实施例中，基座150可由任何期望的材料制造，例如，可根据特定应用，由例如锌、铝或者镁制造，并且，基座150可通过任何期望的应用流程形成，例如，可根据特定应用，例如通过铝铸件、MIM或者锌的快速铸造来形成。在各种实施例中，基座150可用于提供结构支撑、各种电路路径、热散热器性能以及其他合适的功能。在一个实施例中，基座150可以是至少部分使用陶瓷材料实现的多层结构。

在各种实施例中，电路板170可容纳外壳120，从而可在物理上支撑红外成像模块100的各种部件。在各种实施例中，电路板170可实现为印刷电路板(例如，FR4电路板或者其他类型的电路板)、刚性或者柔性的互连设备(例如，互连带或者其他类型的互连设备)、柔性电路基板、柔性塑料基板或者其他合适的结构。在各种实施例中，基座150可实现为具有描述的电路板170的各种功能和属性，反之亦然。

插座104可包括被配置为容纳红外成像模块100(例如，如图2所示的装配后的视图)的腔体106。红外成像模块100和/或插座104可包括合适的卡片、臂、销、紧固件或者任何其他合适的接合部件，所述接合部件可用于通过摩擦、张力、粘附和/或任何其他合适的方式将红外成像模块100固定到插座104，或者将红外成像模块100固定到插座104内部。插座104可包括接合部件107，其可在当红外成像模块100插入到插座104的腔体106中时，接合外壳120的表面109。其他类型的接合部件可用于其他实施例中。

红外成像模块100可通过适当的电连接部件(例如，触点、销、电线或者任何其他合适的连接部件)与插座104电连接。例如，插座104可包括电连接部件108，其可与红外成像模块100的相应的电连接部件(例如，互连焊盘、触点、或者在电路板170侧面或者底表面上的其他电连接部件、接合键盘142或者基座150上的其他电连接部件、或者其他连接部件)接触。电连接部件108可由任何期望的材料(例如，铜或者任何其他合适的导电材料)制造。在一个实施例中，电连接部件108可被机械的压扁，以当红外成像模块100插入到插座104的腔体106中时可贴着红外成像模块100的电连接部件。在一个实施例中，电连接部件108可至少部分的将红外成像模块100固定到插座104中。其他类型的电连接部件可用于其他实施例中。

插座104可通过类似类型的电连接部件与主机102电连接。例如，在一个实施例中，主机102可包括穿过孔190与电连接部件108连接的电连接部件(例如，焊接连接、搭扣式连接或者其他连接)。在各种实施例中，这种电连接部件可置于插座104的侧面和/或底部。

可通过倒装芯片技术来实现红外成像模块100的各种部件，所述倒装芯片技术可用于将部件直接安装到电路板上，而无需通常用于焊线连接的额外的间隙。倒装芯片连接例如可用于在紧凑小形状因子应用中减少红外成像模块100的整体尺寸。例如，在一个实施例中，可使用倒装芯片连接部件将处理模块160安装到电路板170。例如，可使用这种倒装芯片配置来实现红外成像模块100。

在各种实施例中，可根据如申请号为12/844,124，申请日为2010年7月27日的美国专利申请和申请号为61/469,651，申请日为2011年3月30日的美国临时专利申请所记载的各种技术(例如，圆晶级封装技术)，来实现红外成像模块100和/或相关的部件，通过引用的方式将其作为整体合并于此。另外，根据一个或者多个实施例，可根据如下所述文献记载的各种技术来实现、校正、测试和/或使用红外成像模块100和/或相关的部件，所述文献例如为：如公开号为7,470,902、公开日为2008年12月30日的美国专利，公开号为6,028,309、公开日为2000年2月22日的美国专利，公开号为6,812,465、公开日为2004年11月2日的美国专利，公开号为7,034,301、公开日为2006年4月25日的美国专利，公开号为7,679,048、公开日为2010年3月16日的美国专利，公开号为7,470,904、公开日为2008年12月30日的美国专利，申请号为12/202,880、申请日为2008年9月2日的美国专利申请以及申请号为12/202,896、申请日为2008年9月2日的美国专利申请，通过引用的方式将上述文献作为整体合并于此。

再次参考图1，在各种实施例中，主机装置102可包括快门105。就这方面而言，可在红外成像模块100安装在插座中时，将快门105选择性的放置在插座104上(例如，如箭头103所确定的方向)。就这方面而言，快门105例如可用于在红外成像模块100不使用时对其进行保护。快门105还可用作温度参考，如本领域技术人员所应当理解的，所述温度参考作为红外成像模块100的校正过程(例如，非均匀性校正(NUC)过程或者其他校正过程)的一部分。

在各种实施例中，快门105可由各种材料制造，例如，聚合物、玻璃、铝(例如，涂漆的或者经过阳极氧化处理后的)或者其他材料。在各种实施例中，快门105可包括一个或者多个涂层(例如，均匀的黑体涂层或者反射性的镀金涂层)，其用于选择性地过滤电磁辐射和/或调整快门105的各种光学属性。

在另一个实施例中，可将快门105固定在适当位置以全天候的保护红外成像模块100。在这种情况下，快门105或者快门105的一部分可由基本上不会过滤掉需要的红外线波长的合适的材料(例如，聚合物，或者诸如硅、锗、硒化锌或硫系玻璃的红外透射材料)制造。如本领域技术人员所应当理解的，在另一个实施例中，快门可实现为红外成像模块100的一部分(例如，在透镜镜筒或者红外成像模块100的其他部件内，或者作为透镜镜筒或者红外成像模块100的其他部件的一部分)。

可选的，在另一个实施例中，无需提供快门(例如，快门105或者其他类型的外部或者内部快门)，而是可使用无快门的技术进行NUC步骤或者其他类型的校正。在另一个实施例中，使用无快门技术的NUC步骤或者其他类型的校正可与基于快门的技术结合进行。

可根据下述文献记载的各种技术中的任意一种来实现红外成像模块100和主机装置102，所述文献为：申请号为61/495,873，申请日为2011年6月10日的美国临时专利申请；申请号为61/495,879，申请日为2011年6月10日的美国临时专利申请；以及申请号为61/495,888，申请日为2011年6月10日的美国临时专利申请。通过引用的方式将上述文献作为整体合并于此。

在各种实施例中，主机装置102和/或红外成像模块100的部件可实现为本地系统，或者实现为部件之间通过有线和/或无线网络进行通信的分布式系统。因此，可根据特定实施的需要，通过本地和/或远程部件来执行本公开所提及的各种操作。

图5示出了根据本公开实施例的、确定NUC项的各种操作的流程图。在一些实施例中，可由对红外传感器132捕获的图像帧进行处理的处理模块160或者处理器195(二者通常也指处理器)来执行图5的操作。

在块505，红外传感器132开始捕获场景的图像帧。通常，场景将会是主机装置102当前处于的真实环境。就这方面而言，快门105(如果可选的提供)可打开以允许红外成像模块从场景接收红外辐射。在图5所示的所有操作期间，红外传感器132可连续地捕获图像帧。就这方面而言，连续地捕获图像帧可用于如下文所进一步讨论的各种操作。在一个实施例中，可对捕获的图像帧进行时域滤波(例如，根据块826的步骤对捕获的图像帧进行时域滤波，本文将根据图8对其进一步描述)，并且在所述图像帧被用于图5所示的操作之前，由其他项(例如，工厂增益项812、工厂偏移项816、先前确定的NUC项817、列FPN项820以及行FPN项824，本文将根据图8对其做进一步描述)对它们进行处理。

在块510，检测到NUC步骤的启动事件。在一个实施例中，NUC步骤可响应于主机装置102的物理移动而启动。例如，可由被处理器轮询的运动传感器194来检测这种移动。在一个例子中，用于可能会以特定的方式来移动主机装置102，例如，通过有意的来回移动主机装置102，使主机装置102做“消除”或者“重击”运动。就这方面而言，用户可根据预定的速率和方向(速度)，例如，通过上下、左右或者其他类型的运动来移动主机装置102从而启动NUC步骤。在这个例子中，这种移动的使用可允许用户直观的操作主机装置102，以模拟对捕获的图像帧的噪声“消除”。

在另一个例子中，如果探测到超过阈值的运动(例如，运动超过了期望的正常使用)，则可由主机装置102来启动NUC步骤。可以预期的是，主机装置102的任何期望的类型的空间移位均可用于启动NUC步骤。

在另一个例子中，如果自从先前执行的NUC步骤以来，已经过去了最小时间，则可由主机装置102启动NUC步骤。在另一个例子中，如果自从先前执行的NUC步骤以来，红外成像模块100已经经历了最小的温度改变，则可由主机装置102启动NUC步骤。在另外的例子中，可连续地启动并重复NUC步骤。

在块515，检测到NUC步骤启动事件之后，确定是否应该真正地执行NUC步骤。就这方面而言，可基于一个或者多个附加条件是否满足，来选择性地启动NUC步骤。例如，在一个实施例中，除非自从先前执行的NUC步骤以来，已经过去了最小时间，否则不会执行NUC步骤。在另一个实施例中，除非自从先前执行的NUC步骤以来，红外成像模块100已经经历了最小的温度变化，否则不会执行NUC步骤。其他标准或者条件可用于其他实施例中。如果已经满足合适的标准或者条件，流程图就会继续到块520。否则，流程图返回到块505。

在NUC步骤中，模糊图像帧可用于确定NUC项，所述NUC项可应用于捕获的图像帧以校正FPN。如所讨论的，在一个实施例中，可通过累加运动场景的多个图像帧(例如，当场景和/或热成像仪处于运动的状态时捕获的图像帧)来获得模糊图像帧。在另一个实施例中，可通过使热成像仪的光学元件或者其他部件散焦，来获得模糊图像帧。

因此，块520提供了两种方法的选择。如果使用基于运动的方法，则流程图继续到块525。如果使用基于散焦的方法，则流程图继续到块530。

现在参考基于运动的方法，在块525，检测到运动。例如，在一个实施例中，可基于红外传感器132捕获的图像帧检测运动。就这方面而言，合适的运动检测步骤(例如，图像配准步骤、帧到帧的差值计算或者其他合适的步骤)可应用于捕获的图像帧，以确定是否存在运动(例如，是否已经捕获到静态的或者运动的图像帧)。例如，在一个实施例中，能够确定连续图像帧的像素的周围的像素或者区域发生改变的数量已经超过了用户定义的数量(例如，百分比和/或阈值)。如果至少给定百分比的像素已经发生改变且发生改变的像素的数量至少为用户定义的数量，则可以非常肯定的检测到运动，从而流程图转到块535。

在另一个实施例中，可以在每个像素的基础上确定运动，其中，只累加那些显示出明显变化的像素，以提供模糊图像帧。例如，可以为每个像素设置计数器，所述计数器用于保证每个像素累加的像素值的数量相同，或者用于根据每个像素实际上累加的像素值的数量来对像素值取平均。可执行其他类型的基于图像的运动检测，例如，执行拉东(Radon)变换。

在另一个实施例中，可基于运动传感器194提供的数据来检测运动。在一个实施例中，这种运动检测可包括检测主机装置102是否在空间中沿着相对笔直的轨迹移动。例如，如果主机装置102正沿着相对笔直的轨迹移动，那么下述情况是可能的：出现在成像后的场景中的某些对象可能不够模糊(例如，场景中的对象与笔直轨迹对准或者基本上沿着平行于所述笔直轨迹的方向移动)。因此，在该实施例中，只有主机装置102显示出运动、或者没有显示出运动但沿着特定轨迹运动时，运动传感器194才能检测到运动。

在另一个实施例中，可使用运动检测步骤和运动传感器194二者。因此，使用这些各种实施例中任意一个，能够确定在场景的至少一部分和主机装置102相对于彼此之间运动的同时(例如，这可由主机装置102相对于场景移动、场景的至少一部分相对于主机装置102移动或者上述两种情况引起)，是否捕获到每个图像帧。

可以预期的是，检测到运动的图像帧可显示出捕获的场景的某些次级模糊(例如，与场景相关的模糊的热图像数据)，所述次级模糊是由于红外传感器132的热时间常数(例如，微辐射热时间常数)与场景移动交互而引起的。

在块535，对检测到运动的图像帧进行累加。例如，如果检测到连续的一系列图像帧的运动，则可对系列图像帧进行累加。做为另外一个例子，如果只检测到某些图像帧的运动，则可忽略掉没有运动的图像帧并不对这些没有运动的图像帧进行累加。因此，可基于检测到的运动，选择连续的或者不连续的一系列图像帧进行累加。

在块540，对累加的图像帧进行平均以提供模糊图像帧。因为累加的图像帧是在运动期间捕获到的，所以我们期望图像帧之间实际的场景信息将会不同，从而导致模糊之后的图像帧中的场景信息被进一步的模糊(块545)。

与此相反，在运动期间，在至少短时间内以及场景辐射的至少有限变化时，FPN(例如，由红外成像模块100的一个或者多个部件引起的)保持不变。结果是，在运动期间捕获到的时间和空间上接近的图像帧将会遭受相同的或者至少类似的FPN。因此，尽管连续图像帧中的场景信息可能会改变，但是FPN将保持基本不变。通过对运动期间捕获到的多个图像帧进行平均，所述多个图像帧将会模糊场景信息，但是不会模糊FPN。结果是，与场景信息相比，FPN将在块545提供的模糊图像帧中保持的更加清楚。

在一个实施例中，在块535和540中，对32个或者更多图像帧进行累加和平均。然而，任何期望数量的图像帧均可用在其他实施例中，只是随着帧的数量的减少，校正精度通常会降低。

现在参考基于散焦的方法，在块530，进行散焦操作以有意地使红外传感器132捕获的图像帧散焦。例如，在一个实施例中，一个或者多个致动器199可用于调整、移动或者平移光学元件180、红外传感器组件128和/或红外成像模块100的其他部件，以使得红外传感器132捕获场景的模糊的(例如，没有聚焦)图像帧。也可考虑使用其他不基于致动器的技术来有意地使红外图像帧散焦，例如，如人工(例如，用户启动的)散焦。

尽管图像帧中的场景可能会出现模糊，但是通过散焦操作，FPN(例如，由红外成像模块100的一个或者多个部件引起)将会保持不受影响。结果是，场景的模糊图像帧(块545)将会具有FPN，并且与场景信息相比，所述FPN将在所述模糊图像中保持的更加清楚。

在上面的讨论中，已经描述的基于散焦的方法与单个捕获的图像帧有关。在另一个实施例中，基于散焦的方法可包括当红外成像模块100已经被散焦时对多个图像帧进行累加，并且对散焦的图像帧进行平均以消除时域噪声的影响并在块545提供模糊图像帧。

因此，可以理解的是，既可通过基于运动的方法也可通过基于散焦的方法来在块545提供模糊的图像帧。因为运动、散焦或者上述二者均会使很多的场景信息模糊，所以可实际上将模糊图像帧认为是原始捕获的有关场景信息的图像帧的低通滤波版本。

在块550，对模糊图像帧进行处理以确定更新的行和列的FPN项(例如，如果之前没有确定行和列的FPN项，那么更新的行和列的FPN项可以是块550的第一次迭代中的新的行和列的FPN项)。如本公开所使用的，根据红外传感器132和/或红外成像模块100的其他部件的方向，术语行和列可互换的使用。

在一个实施例中，块550包括确定每行模糊图像帧(例如，每行模糊图像帧可具有其自身的空间FPN校正项)的空间FPN校正项，以及还确定每列模糊图像帧(例如，每列模糊图像帧可具有其自身的空间FPN校正项)的空间FPN校正项。这种处理可用于减少空间并减少热成像仪固有的行和列FPN的缓慢变化(1/f)，这种缓慢变化例如是由ROIC 402中的放大器的1/f噪声特征引起，所述1/f噪声特征可表现为图像帧中的垂直和水平条。

有利的是，通过利用模糊图像帧确定空间行和列的FPN，会降低将实际成像的场景中的垂直和水平物体误认为是行和列噪声的风险(例如，真实场景内容被模糊，而FPN保持不被模糊)。

在一个实施例中，可通过考虑模糊图像帧的相邻像素之间的差值来确定行和列FPN项。例如，图6示出了根据本公开实施例的、相邻像素之间的差值。具体地，在图6中，将像素610与它附近的8个水平相邻像素进行比较：d0-d3在一侧，d4-d7在另一侧。可对相邻像素之间的差值进行平均，以获得示出的像素组的偏移误差的估计值。可对行或者列中的每个像素的偏移误差均进行计算，并且得到的平均值可用于校正整个行或者列。

为了防止将真实的场景数据解释为噪声，可使用上限阈值和下限阈值(thPix和-thPix)。落入该阈值范围之外的像素值(在该例子中，是像素d1和d4)不用于获得偏移误差。另外，这些阈值可限制行和列FPN校正的最大量。

申请号为12/396,340，申请日为2009年3月2日的美国专利申请记载了执行空间行和列FPN校正处理的更具体的技术，通过引用的方式将其作为整体合并于此。

再次参考图5，将在块550确定的更新的行和列FPN项进行存储(块552)并将其应用于(块555)块545提供的模糊图像帧。在应用这些项之后，可降低模糊图像帧中的一些空间行和列的FPN。然而，因为这些项通常应用于行和列，所以附加的FPN可保持，例如，空间不相关的FPN与像素到像素的偏移或者其他原因相关。与单个行和列可能不直接相关的、空间相关的FPN的邻域也可保持不变。因此，可进行进一步的处理以确定NUC项，下面将对其进行描述。

在块560，确定模糊图像帧中的局部反差值(例如，相邻像素或者小组像素之间的梯度边缘值或者绝对值)。如果模糊图像帧中的场景信息包括还没有被明显模糊的反差区域(例如，原始场景数据中的高反差边缘)，那么可由块560的反差确定步骤来识别这些特征。

例如，可计算模糊图像帧中的局部反差值，或者任何其他类型的边缘检测步骤可应用于识别作为局部反差区域的一部分的、模糊图像中的某些像素。可以认为以这种方式标记的像素包含很高空间频率的场景信息，可将该很高空间频率的场景信息解释为FPN(例如，这种区域可对应于还没有被充分模糊的场景的部分)。因此，可将这些像素排除在用于进一步确定NUC项的处理之外。在一个实施例中，这种反差检测处理可依赖于高于与FPN相关的期望反差值的阈值(例如，可以认为显示出的反差值高于阈值的像素是场景信息，而认为那些低于阈值的像素是显示FPN)。

在一个实施例中，在行和列FPN项已经应用于模糊图像帧之后，可对模糊图像帧执行块560的反差确定(例如，如图5所示)。在另一个实施例中，可在块550之前执行块560，以在确定行和列FPN项之前确定反差(例如，以防止基于场景的反差对于确定该项有影响)。

在块560之后，可以预期的是，残留在模糊图像帧中的任何高空间频率分量可一般的归因于空间不相关的FPN。就这方面而言，在块560之后，已经将很多其他噪声或者真正需要的基于场景的信息去除或者排除在模糊图像帧之外，这是因为：对图像帧的有意地模糊(例如，通过从块520到545的运动或者散焦)、行和列FPN项的应用(块555)以及反差的确定(块560)。

因此，可以预期的是，在块560之后，任何残留的高空间频率分量(例如，显示为模糊图像帧中的反差或者差别区域)均可归因于空间不相关的FPN。因此，在块565，对模糊图像帧进行高通滤波。在一个实施例中，这可包括应用高通滤波器以从模糊图像帧中提取高空间频率分量。在另一个实施例中，这可包括对模糊图像帧应用低通滤波器，并提取低通滤波后的图像帧和没有滤波的图像帧之间的差值以获得高空间频率分量。根据本公开的各种实施例，可通过计算传感器信号(例如，像素值)和其相邻信号之间的平均差值来实现高通滤波器。

在块570，对高通滤波后的模糊图像帧进行平场校正处理，以确定更新的NUC项(例如，如果先前没有进行NUC步骤，那么更新的NUC项可以是块570的第一次迭代中的新的NUC项)。

例如，图7示出了根据本公开实施例的平场校正技术700。在图7中，可通过使用像素710的相邻像素712到726的值来确定模糊图像帧的每个像素710的NUC项。对于每个像素710来说，可基于各种相邻像素的值之间的绝对差值来确定数个梯度。例如，可确定下述像素之间的绝对差值：像素712和714之间(从左到右的对角梯度)、像素716和718之间(从上到下的垂直梯度)、像素720和722之间(从右到左的对角梯度)以及像素724和726之间(从左到右的水平梯度)。

可对这些绝对差值进行求和，以提供像素710的求和梯度。可确定像素710的权重值，所述权重值与求和梯度成反比。可对模糊图像帧的全部像素710执行该步骤，直到为每个像素710提供加权值。对于具有低梯度的区域(例如，被模糊的区域或者具有低对比度的区域)来说，权重值将会接近1。相反，对于具有高梯度的区域来说，权重值将会为0或者接近0。如由高通滤波器估计的NUC项的更新值与权重值相乘。

在一个实施例中，通过将一定量的时间衰减应用到NUC项确定步骤，能够进一步地降低将场景信息引入到NUC项的风险。例如，可选择位于0和1之间的时间衰减因子λ，这样存储的新的NUC项(NUC_NEW)是旧的NUC项(NUC_OLD)和估计的更新的NUC项(NUC_UPDATE)的平均加权值。在一个实施例中，这可表示为：NUC_NEW＝λ·NUC_OLD+(1-λ)·(NUC_OLD+NUC_UPDATE)。

尽管已经描述了根据梯度来确定NUC项，但是适当的时候也可使用局部反差值来代替梯度。也可使用其他技术，例如，标准偏差计算。可执行其他类型的平场校正步骤以确定NUC项，包括：例如公开号为6,028,309，公开日为2000年2月22日的美国专利；公开号为6,812,465，公开日为2004年11月2日的美国专利；以及申请号为12/114,865，申请日为2008年5月5日的美国专利申请所记载的各种步骤。通过引用的方式将上述文献作为整体合并于此。

再次参考图5，块570可包括对NUC项的附加处理。例如，在一个实施例中，为了保留场景信号的平均值，可通过从每个NUC项中减去NUC项的平均值来将全部NUC项的和归一化到0。同样的在块570，为了避免行和列噪声影响NUC项，可从每行和列的NUC项中减去每行和列的平均值。结果是，使用在块550确定的行和列FPN项的行和列FPN滤波器可以更好地过滤掉将NUC项应用到捕获的图像之后(例如，在块580所进行的步骤，本文将对此作进一步地描述)的进一步的迭代中(例如，如图8所详细示出的)的行和列噪声。就这方面而言，行和列FPN滤波器通常可使用更多的数据来计算每行和每列的偏移系数(例如，行和列的FPN项)，并且与基于高通滤波器来捕获空间上不相关的噪声的NUC项相比，可从而提供更加可靠的、用于减少空间相关的FPN的可选项。

在块571-573，可以可选地对更新的NUC项执行附加高通滤波和进一步的确定处理以消除空间相关的FPN，所述空间相关的FPN具有比先前由行和列FPN项消除的空间频率更低的空间频率。就这方面而言，红外传感器132或者红外成像模块100的其他部件的一些变化可产生空间相关的FPN噪声，不能容易地将所产生的空间相关的FPN噪声建模为行或者列噪声。这种空间相关的FPN可包括例如传感器组件或者红外传感器132组上的窗样缺损，所述红外传感器132组与相邻的红外传感器132相比，其响应不同的辐射度。在一个实施例中，可使用偏移校正来减少这种空间相关的FPN。如果这种空间相关的FPN的数量很多，则也可在模糊图像帧中检测到噪声。由于这种类型的噪声可影响相邻像素，具有很小内核的高通滤波器可能不能检测到相邻像素中的FPN(例如，高通滤波器使用的全部值可从与受到影响的像素附近的像素中提取，从而所述全部值可被同样的偏移误差影响)。例如，如果使用小的内核执行块565的高通滤波(例如，只考虑落入受到空间相关的FPN影响的像素的附近范围中的直接相邻的像素)，则可能不能检测到广泛分布的空间相关的FPN。

例如，图11示出了根据本公开实施例的、附近像素中的空间相关的FPN。如采样的图像帧1100所示，像素1110附近的像素可表现出空间相关的FPN，所述空间相关的FPN不准确的与单个行和列相关，并且分布于附近的多个像素(例如，在该例子中，附近的像素约为4×4的像素)。采样的图像帧1100还包括一组像素1120和一组像素1130，所述像素1120表现出在滤波计算中没有使用的基本上均匀的响应，所述像素1130用于估计像素1110附近的像素的低通值。在一个实施例中，像素1130可以是可分为2个的多个像素，以便于硬件或者软件的有效计算。

再次参考图5，在块571-573，可以可选的对更新的NUC项执行附加高通滤波和进一步的确定处理，以消除空间相关的FPN，例如，像素1110表现出的空间相关的FPN。在块571，将在块570确定的更新的NUC项应用到模糊图像帧。因此，此时，模糊图像帧将会已经用于初步校正空间相关的FPN(例如，通过在块555应用更新的行和列FPN项)，并且也用于初步校正空间不相关的FPN(例如，通过在块571应用更新的NUC项)。

在块572，进一步的应用高通滤波器，该高通滤波器的核比块565中使用的高通滤波器的核大，并且可在块573进一步地确定更新的NUC项。例如，为了检测像素1110中存在的空间相关的FPN，在块572应用的高通滤波器可包括来自像素的足够大的相邻区域的数据，从而能够确定没有受到影响的像素(例如，像素1120)和受到影响的像素(例如，像素1110)之间的差值。例如，可使用具有大核的低通滤波器(例如，远大于3×3像素的N×N内核)，并且可减去得到的结果以进行适当的高通滤波。

在一个实施例中，为了提高计算效率，可使用稀疏内核，从而仅使用N×N附近区域内的较少数量的相邻像素。对于任何给定的使用较远的相邻像素的高通滤波器操作(例如，具有大核的高通滤波器)来说，存在将实际的(可能模糊的)场景信息建模为空间相关的FPN的风险。因此，在一个实施例中，可将用于在块573确定的更新的NUC项的时间衰减因子λ设置为接近1。

在各种实施例中，可重复块571-573(例如，级联)，以利用递增的核尺寸迭代地执行高通滤波，从而提供进一步更新的NUC项，所述进一步更新的NUC项用于进一步校正需要的相邻尺寸区域的空间相关的FPN。在一个实施例中，可根据通过块571-573的先前操作所得到的更新的NUC项是否已经将空间相关的FPN真正的消除，来确定执行这种迭代的决定。

在块571-573完成之后，作出是否将更新的NUC项应用到捕获的图像帧的决定(块574)。例如，如果整个图像帧的NUC项的绝对值的平均值小于最小的阈值，或者大于最大的阈值，则可认为该NUC项是假的或者不能提供有意义的校正。可选的，可将阈值标准应用到各个像素，以确定哪个像素接收到更新的NUC项。在一个实施例中，阈值可对应于新计算的NUC项和先前计算的NUC项之间的差值。在另一个实施例中，阈值可独立于先前计算的NUC项。可应用其他测试(例如，空间相关性测试)以确定是否应用该NUC项。

如果认为NUC项是假的或者不可能提供有意义的校正，则流程图返回到块505。否则，存储最新确定的NUC项(块575)以替代先前的NUC项(例如，由图5中先前执行的迭代确定)，并将所述最新确定的NUC项应用到(块580)捕获的图像帧。

图8示出了根据本公开实施例的、应用在图像处理流水线800中的图5的各种图像处理技术和其他操作。就这方面而言，流水线800标识了在用于校正红外成像模块100提供的图像帧的全部迭代图像的处理方案的情况下，图5的各种操作。在一些实施例中，可由对通过红外传感器132捕获的图像帧进行操作的处理模块160或者处理器195(二者通常也指处理器)来提供流水线800。

可将红外传感器132捕获的图像帧提供给帧平均器804，所述帧平均器804求多个图像帧的积分以提供具有改进的信噪比的图像帧802。可通过红外传感器132、ROIC 402以及实现为支持高图像捕获速率的红外传感器组件128的其他组件来有效地提供帧平均器804。例如，在一个实施例中，红外传感器组件128可以以240Hz的帧速率(例如，每秒捕获240幅图像)来捕获红外图像帧。在该实施例中，例如可通过使红外传感器组件128工作在相对较低的电压(例如，与移动电话的电压相兼容)，以及通过使用相对较小的红外传感器132阵列(例如，在一个实施例中，为64×64的红外传感器阵列)，来实现这样高的帧速率。

在一个实施例中，可以以较高的帧速率(例如，240Hz或者其他帧速率)将这种来自红外传感器组件128的红外图像帧提供给处理模块160。在另一个实施例中，红外传感器组件128可以在较长的时间段或者多个时间段进行积分，从而以较低的帧速率(例如，30Hz、9Hz或者其他帧速率)将积分后的(例如，取平均后的)红外图像帧提供给处理模块160。有关可用于提供较高图像捕获速率的实现方案的详细信息可在本文之前引用过的申请号为61/495,879的美国临时专利申请中找到。

通过流水线800处理的图像帧802用于确定各种调整项和增益补偿，其中，由各种项、时域滤波来对所述图像帧802进行调整。

在块810和814，将工厂增益项812和工厂偏移项816应用于图像帧802，以分别补偿在制造和测试期间所确定的各种红外传感器132和/或红外成像模块100的其他部件之间的增益和偏移差。

在块580，将NUC项817应用于图像帧802，以如上所述的校正FPN。在一个实施例中，如果还没有确定NUC项817(例如，在已经启动NUC步骤之前)，则可能不会执行块580，或者可将初始值用于不会导致图像数据改变的NUC项817(例如，每个像素的偏移值将等于0)。

在块818到822，分别将列FPN项820和行FPN项824应用到图像帧802。如上所述可根据块550来确定列FPN项820和行FPN项824。在一个实施例中，如果还没有确定列FPN项820和行FPN项824(例如，在已经启动NUC步骤之前)，则可能不会执行块818和822，或者可将初始值用于不会导致图像数据改变的列FPN项820和行FPN项824(例如，每个像素的偏移值将等于0)。

在块826，根据时域噪声消减(TNR)步骤对图像帧802执行时域滤波。图9示出了根据本公开实施例的TNR步骤。在图9中，对当前接收到的图像帧802a和先前时域滤波后的图像帧802b进行处理以确定新的时域滤波后的图像帧802e。图像帧802a和802b包括分别以像素805a和805b为中心的局部相邻像素803a和803b。相邻像素803a和803b对应于图像帧802a和802b内的相同位置，并且是图像帧802a和802b全部像素的子集。在示出的实施例中，相邻像素803a和803b包括5×5像素的区域。其他尺寸的相邻像素可用于其他实施例中。

确定相邻像素803a和803b对应的像素的差值并对其求平均，以为对应于像素805a和805b的位置提供平均增量值805c。平均增量值805c可用于在块807确定权重值，以将其应用到图像帧802a和802b的像素805a和805b。

在一个实施例中，如曲线图809所示，在块807确定的权重值可与平均增量值805c成反比，以使得当相邻像素803a和803b之间差别较大时，权重值迅速的降低到0。就这方面而言，相邻像素803a和803b之间较大差别可表示场景内已经发生了变化(例如，由于运动而发生的变化)，并且在一个实施例中，可对像素802a和802b进行适当的加权，以避免在遇到帧到帧的场景改变时引入模糊。权重值和平均增量值805c之间的其他关联可用于其他实施例中。

在块807确定的权重值可用于像素805a和805b，以确定图像帧802e的相应像素805e的值(块811)。就这方面而言，像素805e可具有根据在块807确定的平均增量值805c和权重值对像素805a和805b加权平均(或者其他组合)后的值。

例如，时域滤波后的图像帧802e的像素805e可能是图像帧802a和802b的像素805a和805b的加权和。如果像素805a和805b之间的平均差别是由于噪声引起的，那么可以预期的是，相邻像素805a和805b之间的平均值的变化将会接近于0(例如，对应于不相关的变化的平均值)。在这种情况下，可以预期的是，相邻像素805a和805b之间的差值的和将会接近于0。在这种情况下，可对图像帧802a的像素805a进行适当的加权，以有助于生成像素805e的值。

然而，如果该差值的和不为0(例如，在一个实施例中，甚至很接近于0)，那么可将变化解释为是由运动引起的，而不是由噪声引起的。因此，可基于相邻像素805a和805b所表现出的平均值的变化来检测运动。在这种情况下，可对图像帧802a的像素805a施加较大的权重，而对图像帧802b的像素805b施加较小的权重。

其他实施例也是可以考虑的。例如，尽管描述的是根据相邻像素805a和805b来确定平均增量值805c，但是在其他实施例中，可根据任何期望的标准(例如，根据单个像素或者其他类型的由一系列像素组成的像素组)来确定平均增量值805c。

在上面的实施例中，已经将图像帧802a描述为当前接收到的图像帧，并且已经将图像帧802b描述为先前经过时域滤波后的图像帧。在另一个实施例中，图像帧802a和802b可以是红外成像模块100捕获到的还没有经过时域滤波的第一和第二图像帧。

图10示出了与块826所执行的TNR步骤有关的详细的实施细节。如图10所示，分别将图像帧802a和802b读入到行缓冲器1010a和1010b，并且在将图像帧802b(例如，先前图像帧)读入到行缓冲器1010b之前，可将其存储到帧缓冲器1020中。在一个实施例中，可由红外成像模块100和/或主机装置102的任何合适的部件提供的一块随机存储器(RAM)来实现行缓冲器1010a-b和帧缓冲器1020。

再次参考图8，可将图像帧802e传送到自动增益补偿块828，其对图像帧802e进行进一步地处理，以提供主机装置102可根据需要使用的结果图像帧830。

图8进一步地示出了用于如所讨论的确定行和列FPN项以及NUC项所执行的各种操作。在一个实施例中，这些操作可使用如图8所示的图像帧802e。因为已经对图像帧802e进行了时域滤波，所以可消除至少某些时域噪声，从而不会不经意的影响对行和列FPN项824和820以及NUC项817的确定。在另一个实施例中，可使用没有经过时域滤波的图像帧802。

在图8中，图5的块510、515和520集中的表示在一起。如所讨论的，可响应于各种NUC步骤启动事件以及基于各种标准或者条件来选择性地启动和执行NUC步骤。还如所讨论的，可根据基于运动的方法(块525、535和540)或者基于散焦的方法(块530)来执行NUC步骤，以提供模糊的图像帧(块545)。图8进一步地示出了先前所讨论的关于图5的各种附加块550、552、555、560、565、570、571、572、573和575。

如图8所示，可确定行和列FPN项824和820以及NUC项817，并且以迭代的方式应用上述项，以使得使用已经应用了先前项的图像帧802来确定更新的项。结果是，图8的所有步骤可重复地更新，并应用这些项以连续地减少主机装置102将要使用的图像帧830中的噪声。

再次参考图10，其示出了图5和图8中与流水线800有关的各种块的详细的实施细节。例如，将块525、535和540显示为以通过流水线800接收的图像帧802的正常帧速率操作。在图10所示的实施例中，将在块525所做的决定表示为决定菱形(decision diamond)，其用于确定给定图像帧802是否已经充分的改变，从而可以认为如果将图像帧加入到其他图像帧中，该图像帧将会增强模糊，因此将该图像帧进行累加(在该实施例中，通过箭头来表示块535)和平均(块540)。

同样的在图10中，将对列FPN项820的确定(块550)显示为以更新速率操作，在该例子中，由于在块540执行的平均处理，该更新速率为传感器帧速率(例如，正常帧速率)的1/32。其他更新速率可用于其他实施例中。尽管图10仅标识出了列FPN项820，但是可以以相同的方式，以降低的帧速率来实现行FPN项824。

图10还示出了与块570的NUC确定步骤有关的详细的实施细节。就这方面而言，可将模糊图像帧读入到行缓冲器1030(例如，由红外成像模块100和/或主机装置102的任何合适的部件提供的一块RAM来实现)。可对模糊图像帧执行图7的平场校正技术700。

鉴于本公开的内容，应当理解的是，本文描述的技术可用于消除各种类型的FPN(例如，包括很高幅度的FPN)，例如，空间相关的行和列FPN以及空间不相关的FPN。

其他实施例也是可以考虑的。例如，在一个实施例中，行和列FPN项和/或NUC项的更新速率可与模糊图像帧中的模糊的估计数量成反比，和/或与局部反差值(例如，在块560确定的局部反差值)的大小成反比。

在各种实施例中，描述的技术优于传统的基于快门的噪声校正技术。例如，通过使用无快门的步骤，不需要设置快门(例如，如快门105)，从而可以减少尺寸、重量、成本和机械复杂度。如果不需要机械的操作快门，还可降低提供给红外成像模块100或者由红外成像模块100产生的电源和最大电压。通过将作为潜在的故障点的快门去除，将会提高可靠性。无快门的步骤还消除了由通过快门成像的场景的暂时性堵塞所引起的潜在的图像中断。

同样的，通过有意地使用从真实场景(不是快门提供的均匀场景)捕获的模糊图像帧来校正噪声，可对辐射水平与期望成像的那些真实场景类似的图像帧进行噪声校正。这能够改进根据各种描述的技术所确定的噪声校正项的精度和效率。

如所讨论的，在各种实施例中，红外成像模块100可被配置为在低电压下工作。特别的，可通过被配置为在低功耗下工作和/或根据其他参数工作的电路来实现红外成像模块100，所述其他参数允许红外成像模块100方便有效地在各种类型的主机装置102(例如，移动装置及其他装置)中实现。

例如，图12示出了根据本公开实施例的、包括红外传感器132和低压差稳压器(LDO)1220的红外传感器组件128的另一个实现方式的框图。如图所示，图12还示出了各种部件1202、1204、1205、1206、1208和1210，可以以与先前描述的有关图4的相应的部件相同或者相似的方式来实现这些部件。图12还示出了偏压校正电路1212，其可用于对提供给红外传感器132的一个或者多个偏压电压进行调整(例如，以补偿温度改变、自热和/或其他因素)。

在一些实施例中，可将LDO 1220设置为红外传感器组件128的一部分(例如，位于相同的芯片上和/或晶片级封装为ROIC)。例如，可将LDO 1220设置为具有红外传感器组件128的FPA的一部分。如所讨论的，这种实现可减少引入到红外传感器组件128中的电源噪声，从而提供改进的PSRR。另外，通过利用ROIC来实现LDO，可消耗较少的模片面积，并且需要较少的分离模片(或者芯片)。

LDO 1220通过馈电线1232接收电源1230提供的输入电压。LDO 1220通过馈电线1222向红外传感器组件128的各种部件提供输出电压。就这方面而言，LDO 1220可响应于从电源1230接收到的单输入电压，向红外传感器组件128的各个部件提供基本上相同的调节输出电压。

例如，在一些实施例中，电源1230可提供从大约2.8v到大约11v范围的输入电压(例如，在一个实施例中为大约2.8v)，并且LDO 1220可提供从大约1.5v到大约2.8v范围的输出电压(例如，在一个实施例中大约为2.5v)。就这方面而言，无论电源1230是提供大约9v到大约11v的传统电压范围，还是提供低电压(例如，大约2.8v)，LDO 1220都可用于提供恒定的调节输出电压。因此，尽管为输入和输出电压提供了多种电压范围，但是可以预期的是，不管输入电压如何变化，LDO 1220的输出电压将会保持不变。

与用于FPA的传统电源相比，将LDO 1220实现为红外传感器组件128的一部分具有很多优点。例如，传统的FPA通常依赖于多个电源，所述多个电源中的每一个可分开的向FPA供电，并且分开的分布于FPA的各个部件。通过由LDO1220对单电源1230进行调节，合适的电压可分别的提供给(例如，以减少可能的噪声)低复杂性的红外传感器组件128的所有部件。即使来自电源1230的输入电压发生改变(例如，如果由于电池或者用于电源1230的其他类型的装置的充电或者放电而使输入电压增加或者降低)，LDO 1220的使用还使得红外传感器组件128仍能以恒定的方式工作。

图12中示出的红外传感器组件128的各种部件也可实现为在比传统装置使用的电压更低的电压下工作。例如，如所讨论的，LDO 1220可实现为提供低电压(例如，大约2.5v)。这与通常用于为传统的FPA供电的多个较高电压形成了鲜明的对比，所述多个较高电压例如为：用于为数字电路供电的大约3.3v到大约5v的电压；用于为模拟电路供电的大约3.3v的电压；以及用于为负载供电的大约9v到大约11v的电压。同样的，在一些实施例中，LDO 1220的使用可减少或者消除对提供给红外传感器组件128的单独负参考电压的需要。

参考图13，可进一步地理解红外传感器组件128的低电压操作的其他方面。图13示出了根据本公开实施例的、图12的红外传感器组件128的一部分的电路图。特别的，图13示出了连接到LDO 1220和红外传感器132的偏压校正电路1212的其他部件(例如，部件1326、1330、1332、1334、1336、1338和1341)。例如，根据本公开的实施例，偏压校正电路1212可用于补偿偏置电压中依赖于温度的变化。通过参考公开号为7,679,048、公开日为2010年3月16的美国专利中标示的相似的部件，可进一步地理解这些其他附件的操作，通过引用的方式将其作为整体合并于此。还可根据公开号为6,812,465、公开日为2004年11月2日的美国专利中标示的各种部件来实现红外传感器组件128，通过引用的方式将其作为整体合并于此。

在各种实施例中，全部或者部分偏压校正电路1212可实现在如图13所示的整体阵列基础上(例如，用于集中在阵列中的所有红外传感器132)。在其他实施例中，可在单个传感器基础上实现全部或者部分偏压校正电路1212(例如，对每个传感器132都全部或者部分地复制)。在一些实施例中，图13的偏压校正电路1212和其他部件可实现为ROIC 1202的一部分。

如图13所示，LDO 1220向沿着馈电线1222中的一个的偏压校正电路1212提供负载电压Vload。如所讨论的，在一些实施例中，Vload可以大约为2.5v，与此形成对比的是，可用作传统红外成像装置中的负载电压的大小大约为9v到大约11v的较高的电压。

基于Vload，偏压校正电路1212在节点1360提供传感器偏置电压Vbolo。Vbolo可通过适合的开关电路1370(例如，由图13中的虚线表示的)分发至一个或者多个红外传感器132。在一些例子中，可根据本文之前引用的公开号为6,812,465和7,679,048的专利中标示出的合适的部件来实现开关电路1370。

每个红外传感器132均包括通过开关电路1370接收Vbolo的节点1350以及可接地的另一个节点1352、基底和/或负参考电压。在一些实施例中，节点1360处的电压与节点1350处的Vbolo基本相同。在其他实施例中，可调整在节点1360处的电压，以补偿与开关电路1370和/或其他因素有关的可能的压降。

可利用通常比传统红外传感器偏压所使用的电压较低的电压来实现Vbolo。在一个实施例中，Vbolo可以在从大约0.2v到大约0.7v的范围。在另一个实施例中，Vbolo可以在大约0.4v到大约0.6v的范围。在另一个实施例中，Vbolo大约为0.5v。相比之下，传统红外传感器通常使用的偏置电压大约为1v。

与传统的红外成像装置相比，根据本公开的红外传感器132的较低偏置电压的使用使得红外传感器组件128能够具有显著降低的功耗。特别的，每个红外传感器132的功耗以偏置电压的平方减少。因此，电压的降低(例如，从1.0v降到0.5v)提供了显著的功耗的降低，特别是当所述电压的降低应用到红外传感器阵列中的多个红外传感器132时。这种功率的降低还可导致红外传感器阵列128的自热的减少。

根据本公开的其他实施例，提供了用于降低由工作在低电压的红外成像装置提供的图像帧中的噪声效应的各种技术。就这方面而言，当红外传感器组件128以所描述的低电压工作时，如果不对噪声、自热和/或其他现象进行校正，所述噪声、自热和/或其他现象会在红外传感器组件128所提供的图像帧中变得更加明显。

例如，参考图13，当LDO 1220以本文所述的方式保持在低电压Vload时，Vbolo也将保持在它的相应的低电压，并且可降低它的输出信号的相对尺寸。因此，噪声、自热和/或其他现象可对从红外传感器132读出的较小的输出信号产生较大的影响，从而导致输出信号的变化(例如，错误)。如果不进行校正，这些变化可能表现为图像帧中的噪声。此外，尽管低电压工作可以降低某些现象(例如，自热)的总体数量，但是较小的输出信号可使得残留的误差源(例如，残留的自热)在低电压工作期间对输出信号产生不成比例的影响。

为了补偿这种现象，可利用各种阵列尺寸、帧率和/或帧平均技术来实现红外传感器组件128、红外成像模块100和/或主机装置102。例如，如所讨论的，各种不同的阵列尺寸可考虑用于红外传感器132。在一些实施例中，可利用范围从32×32到160×120的阵列尺寸的红外传感器132来实现红外传感器132。其他例子的阵列尺寸包括80×64、80×60、64×64以及64×32。可使用任何期望的尺寸。

有利的是，当利用这种相对小的阵列尺寸实现红外传感器组件128时，所述红外传感器组件128可以在无需对ROIC及相关电路进行较大变动的情况下，以相对高的帧率来提供图像帧。例如，在一些实施例中，帧率的范围可以从大约120Hz到大约480Hz。

在一些实施例中，阵列尺寸和帧率可以相对于彼此之间增减(例如，以成反比例的方式或者其他方式)，以使得较大的阵列实现为具有较低的帧率，而较小的阵列实现为具有较高的帧率。例如，在一个例子中，160×120的阵列可提供大约为120Hz的帧率。在另一个实施例中，80×60的阵列可提供相应的大约为240Hz的较高的帧率。其他帧率也是可以考虑的。

通过阵列尺寸和帧率相对于彼此之间的增减，无论实际的FPA尺寸或者帧率为多少，FPA的行和/或列的特定读出定时都可以保持不变。在一个实施例中，读出定时可以为大约每行或列63微秒。

如之前关于图8的讨论，红外传感器132捕获的图像帧可提供给帧平均器804，所述帧平均器804求多个图像帧的积分以提供具有低帧率(例如，大约30Hz、大约60Hz或者其他帧率)和改进的信噪比的图像帧802(例如，处理后的图像帧)。特别的，通过对由相对小的FPA提供的高帧率图像帧进行平均，可将图像帧802中由于低电压工作而产生的图像噪声有效的平均掉和/或显著的减少。因此，红外传感器组件128可以工作在由如所讨论的LDO 1220提供的相对低的电压，并且在帧平均器804对产生的图像帧802进行处理之后，红外传感器组件128不会受到所述产生的图像帧802中的额外的噪声及相关的副作用的影响。

其他实施例也是可以考虑的。例如，尽管示出了红外传感器132的单个阵列，但是可以预期的是，可一起使用多个这样的阵列以提供较高分辨率的图像帧(例如，一个场景可以在多个这样的阵列上成像)。这种阵列可设置在多个红外传感器组件128和/或设置在同样的红外传感器组件128中。如所描述的，每个这样的阵列均可工作在低电压，并且也可为每个这样的阵列配置相关的ROIC电路，以使得每个阵列仍然可以相对高的帧率工作。共享或者专用帧平均器804可对由这种阵列提供的高帧率图像帧进行平均，以减少和/或消除与低电压工作相关的噪声。因此，当工作在低电压时仍然可获得高分辨率红外图像。

在各种实施例中，可将红外传感器组件128实现为合适的尺寸，以使得红外成像模块100能够与小形状因子的插座104(例如，用于移动装置的插座)一起使用。例如，在一些实施例中，可将红外传感器组件128实现为范围为大约4.0mm×大约4.0mm到大约5.5mm×大约5.5mm(例如，在一个实施例中，大约4.0mm×大约5.5mm)的芯片尺寸。可将红外传感器组件128实现为这种尺寸或者其他合适的尺寸，以使得能够与实现为各种尺寸的插座104一起使用，所述插座104的尺寸例如为：8.5mm×8.5mm、8.5mm×5.9mm、6.0mm×6.0mm、5.5mm×5.5mm、4.5mm×4.5mm和/或其他插座尺寸，例如，如本文之前引用的申请号为61/495,873的美国临时专利申请表1所示的那些尺寸。

在一些实施例中，上图4、12、13示出的红外传感器组件128可以包括其定时可以与时钟信号相关以便以指定的帧速率产生红外图像帧的各种模拟部件和数字部件。例如，红外传感器组件128可以通过接合焊盘142或其他合适的方式接收时钟信号。在各种实施例中，可以将接收到的时钟信号分配给各种部件(例如，包括偏压产生和时序控制电路404/1204)，以对红外传感器组件128的操作进行控制和同步。如上文根据图8所述，在各种实施例中，红外传感器组件128可以被配置为：基于接收的时钟信号，以期望的一组帧率(例如，240Hz的较高帧率，或者30Hz、9Hz的较低帧率，或其他帧率)捕获红外图像帧。这样，如果时钟信号的频率(例如，时钟频率)偏离预定的(例如，预期的)频率，产生的帧率就可以偏离该组帧率。

如现在将要描述的，在各种实施例中，例如，红外传感器组件128可以包括时钟频率检测电路，其能够检测时钟信号是否具有在预期范围内的时钟频率，以确保红外传感器组件128以指定的帧率捕捉红外图像、和/或确保正确执行红外传感器组件128的其他操作。在各种实施例中，可以容易地将时钟频率检测电路集成为红外传感器组件128的ROIC 402/1202的一部分，以在无需过度开销(例如，在空间、功耗、复杂性和/或其他费用方面的开销)的情况下，提供对异常时钟频率的有效检测。在一些实施例中，时钟频率检测电路可以利用包括在某些实施例的ROIC 402/120中的某部分的模-数转换器(ADC)电路的优点，这在提供有效检测的同时可以进一步地便于集成并进一步地降低复杂度。

参考图14可以更好地理解时钟频率检测电路的各个方面。图14示出了根据本公开实施例的、红外传感器组件128的一部分的电路1400的示意图。然而，应当理解，本文所公开的技术不限于电路1400，而是适于FPA的各种实现方式(例如，包括测辐射热计、单元晶格电路和ROIC)或其他成像传感器阵列(例如，可见光成像装置、基于CMOS的传感器和/或基于CCD的传感器)。例如，如本领域技术人员将会理解的，可以在本文之前引用的美国专利No.6028309、6812465、7034301、7679048中描述的FPA电路的各种实现方式中的任何一个中实现时钟频率检测电路。

电路1400可以包括通道电路部分1402，其可以依次包括多个每通道(或每列)块，例如，红外传感器132阵列的每个列的一个每通道块。也就是说，例如，可以重复圆圈所示出的作为通道电路部分1402的部件和电路，并且所述部件和电路可以作为每通道块包括在阵列的每列中。在图14示出的实施例中，在通道电路部分1402中示出了80个这种每通道块。然而，如本文所讨论的，红外传感器132阵列可以是特定实现方式所需的任意尺寸，因此，通道电路部分1402中的每通道块的数量对于不同的实现方式来说可以不同。同样的，在其他实现方式中，在通道电路部分1402中示出的一些部件或电路可以替代地由红外传感器132阵列的两个或多个列或由整个红外传感器132阵列共享(例如，整个FPA的一个这样的部件或电路)。应当理解的是，在不背离本公开的范围和精神的情况下，本文公开的各种技术可应用到电路1400的这种其他实现方式中。

电路1400可以包括以与偏压产生和时序控制电路404/1204的时序控制部分类似的方式实现的时序控制电路1404。时序控制电路1604可适于基于由时钟发生器1471(例如，实现为红外传感器组件128的一部分或者独立于红外传感器组件128)提供的时钟信号1470，对电路1400的各个部件的时序进行控制和同步。在一些实施例中，可以通过红外传感器组件128的接合焊盘142或其他方式向电路1400提供时钟信号1470，并且可以将所述时钟信号1470分配(例如，通过时序控制电路1404、时钟分配树、和/或其他方式)给可以使用该时钟信号1470的红外传感器组件128的各个部件。

在一些实施例中，电路1400可以包括以与图12和13的LDO 1220相同或类似的方式实现的LDO 1420。如所讨论的，根据一个或多个实施例，LDO 1420可适于将调节到期望电平的电压提供给红外传感器组件128的需要该电压的各个部件和电路。

根据本文描述的一个或多个实施例，更具体的根据图13，电路1400可以包括红外传感器132和开关电路1370。开关电路1370和/或时序控制电路1404可以基于时钟信号1470选择红外传感器132的行(例如，通过关闭开关以将选择的红外传感器132的行连接到通道电路部分1402)。在各种实施例中，红外传感器132可以包括布置成阵列并适于接收由于通过红外传感器阵列128观测到的场景而接收到红外辐射的工作测辐射热计(在图14中由Rb标示并且由测辐射热计符号标示)。在示出的实施例中，示出了80×60阵列的工作测辐射热计，其对应于通道电路部分1402中的80个每通道块的每一个的60行工作测辐射热计。

在一些实施例中，电路1400可以包括偏压校正电路1412，其可以以与上文根据图12和13描述的偏压校正电路1212类似的方式来实现，或者以任何其他合适的方式来实现，以调整提供给红外传感器132的一个或多个偏压(例如，为了补偿温度变化、自加热和/或其他变化)。例如，基于具体的实现方式，偏压校正电路1412可以适当地偏置一个或多个晶体管(例如，示出的电路1400中的晶体管1430和1432)的栅极，以调整施加到红外传感器132的偏压。就这方面而言，在一些实施例中，电路1400可以包括热短路(或分路)到基板(例如，基板140)以作为有助于补偿基板的温度变化的偏压的温度补偿负载的一个或多个测辐射热计(例如，测辐射热计1436和1437)。

在一些实施例中，电路1400还可以包括适于响应于控制位1641而改变电压和/或电流并提供偏移校正的偏移数模转换器(DAC)1440。在根据本文之前引用的美国专利NO.6028309和6812465描述的各种过程执行的校正过程或其他合适的校正过程期间，可以确定控制位1441并将其存储到例如红外传感器组件128的存储器1439中。在一些实施例中，可以使用附加控制位1427并将其提供给电路1400以调节与各种部件相关的各种操作参数。

就电路1400的一般操作而言，红外传感器132(例如，对于给定列所选择的行的工作测辐射热计)感测到的温度变化改变其电阻，并从而导致(例如，在图14示出的实施例中的节点1480处)输出电压Vout的变化。如上所述，在一个或多个实施例中，可以包括各种部件和/或电路以补偿这种温度变化、自加热、各种不匹配、不均匀和/或其他变化。

根据一些实施例，由红外传感器132提供的检测信号(例如，在节点1480处的输出电压Vout)可以由缓冲器1442缓存和/或放大。可以由积分器1444对检测信号(例如，在一些实施例中，由缓冲器1442放大)进行积分以提供模拟信号。在一些实施例中，可以使用运算放大器1446、电阻1448(标记为Rint)、电容1450(标记为Cint)和复位开关1452来实现积分器1444。尽管图14示出了积分器1444的一个示例性的实现方式，但是，任何其他合适的积分器或积分电路可用于实现积分器1444。

在一些实施例中，电路1400可以包括适于从积分器1444接收模拟信号(例如，积分的检测信号)的采样和保持电路1454。采样和保持电路1454可用于响应于模拟信号而捕获(例如，采样)电压，保持(例如，维持在基本恒定的电平)捕获的电压，并提供捕获的电压以进行模数转换。例如，可以通过相关的开关电路1455和/或时序控制电路1404，基于时钟信号1470来对采样和保持的时序进行控制和同步。

在各种实施例中，电路1400可以包括将捕获的电压(例如，在一些实施例中，由采样和保持电路1454保持的电压)转换为数字输出值(例如，通过执行模数(A/D)转换)的部件。在一些实施例中，电路1400可以包括可用于执行模数转换的比较器1456、斜坡发生器1458、计数器1460、开关1462、电容1463和锁存器1464。更具体的，例如，斜坡发生器1458可适于产生斜坡信号(例如，在一个实施例中，斜坡信号为斜着上升或下降并随后迅速返回到零或基准值的锯齿信号)。在各种实施例中，可以使用振荡器、积分器、和/或适于产生具有不依赖于(例如，独立于)时钟信号1470的斜率(例如，变化率或斜坡率)的斜坡信号的其他传统的部件和电路来实现斜坡发生器1458。

在各种实施例中，可以使用二进制计数器、格雷码计数器或适于响应于时钟信号1470而递增(或递减)具有N位比特(例如，12比特、13比特、14比特或其他指定数量的比特)的计数值(例如，在一个或多个计数信号中编码的)的其他传统的数字计数器来实现计数器1460。在一些实施例中，由计数器1460调整(例如，递增或递减)的计数值可以与斜坡信号具有基本上类似的周期(例如，基本上在同一时间复位为零或基准值)。例如，在一些实施例中，斜坡发生器1458和计数器1460可以分别包括复位开关1406和1407，其适于从时序控制电路1404接收复位信号1405并响应于复位信号1405而分别重新启动斜坡信号(例如，从基准电平)和计数值(例如，从基准值)。在另一个实施例中，当重新计数时，计数器1460可以为斜坡发生器1458产生复位信号1405，这样就可以基本上在同一时间重新启动斜坡发生器1458和计数器1460。

在示出的例子中，比较器1456可适于从采样和保持电路1454接收捕获的电压并从斜坡发生器1458接收斜坡信号，并比较电压和斜坡信号，以当斜坡信号与电压大致相匹配时触发(例如，产生信号以关闭开关1462)。当比较器1456触发时，可以选择当前计数值并作为数字值存储到锁存器1464中。在一些实施例中，电路1400可以包括多路复用器1406，其可用于对存储在锁存器1464中的每个通道/列的数字值进行多路复用，以产生数字输出信号1411(例如，包括对应于在红外传感器132接收的红外辐射的数字输出值的串行数字输出信号)。

尽管在图14中，将比较器1456、开关1462和锁存器1464示出为包括在通道电路部分1402中并且对于每个列重复，但是在其他实施例中，可以在全局阵列的基础上，在通道电路1402外部实现这些部件(例如，由所有红外传感器132或一组列中的红外传感器132共享)。同样的，在其他实施例中，电路1400可替换地包括适于将从采样和保持电路1454的电压转换为数字值的其他模数转换器的实现方式。

在一些实施例中，电路1400可以包括适于获得与红外传感器组件128相关的环境温度读数的温度传感器1468。在一些实施例中，温度读数可以作为本文进一步描述的温度计数1469。这种环境温度读数可在进行各种校准的过程中使用。在一个实施例中，可以将温度传感器1468设置为靠近红外传感器132、热短路的测辐射热计1436和/或热短路的测辐射热计1437，以使得从温度传感器1468获得的温度读数可以紧密地追踪这些部件的温度。在一个实施例中，温度传感器1468和多路复用器1406可适于将环境温度读数多路复用到数字输出信号1411，以使得红外传感器组件128外部的部件可以访问环境温度读数(例如，通过本文描述的处理模块160和/或处理器195)。因此，例如，外部部件(例如，处理模块160和/或处理器195)可适于使用环境温度读数来补偿电路1400的各个部件的依赖于温度的特性。

现在将参考图15描述可以集成到(例如，实现为其中的一部分)电路1400以提供有效和高效的异常时钟频率检测的时钟频率检测电路。图15示出了根据本公开实施例的、可以集成到电路1400以检测时钟信号1470是否具有位于预期范围内的时钟频率的时钟频率检测电路1500的示意性的电路图。在各种实施例中，时钟频率检测电路1500可以共享或使用电路1400的各个部件，包括下面这些部件，例如，斜坡发生器1458、计数器1460、多路复用器1406以及与A/D转换和/或数字输出信号1411的产生相关的其他部件。这样，在无需过度开销的情况下就可以容易地将时钟频率检测电路1500集成为电路1400的一部分，同时提供对可能影响电路1400的工作的异常时钟频率的有效检测。

在一些实施例中，时钟频率检测电路1500可以包括以与采样和保持电路1454类似的方式实现但适于接收参考信号1580的采样和保持电路1454A。参考信号1580可以由参考信号发生器1520提供，在一些实施例中，所述参考信号发生器1520可适于产生、调节和/或保持(例如，保持在一个基本上稳定的电平)用作参考信号1580的特定电压。在一些实施例中，参考信号发生器1520可适于使用由LDO 1420提供的稳定电压来提供参考信号1580。

如所示出的，在一些实施例中，可以通过多路复用器1586将参考信号1580提供给采样和保持电路1454A。在一些实施例中，多路复用器1586可适于接收并基于选择输入信号选择性地提供参考信号1580或至少一个其他信号1584。例如，可以在多路复用器1586选择其他信号1585，以将其转换为数字值或者由包括时钟频率检测电路1500的电路1400进行处理，同时可以选择参考信号1580以利用所述参考信号1580来检测异常时钟频率，下文将对其作进一步的描述。就这方面而言，根据一些实施例，可以周期性地选择参考信号1580，或者当需要检测异常时钟频率时选择参考信号1580。

在各种实施例中，时钟频率检测电路1500可以包括以与比较器1456类似的方式实现但适于从可以保持参考信号1580的采样和保持电路1454A接收电压的比较器1456A。在各种实施例中，比较器1456A还可适于从斜坡发生器1458接收斜坡信号以将斜坡信号与从采样和保持电路1454A接收的电压(例如，与参考信号1580相关的特定电压)进行比较。

如上文根据图14所述，斜坡发生器1458可适于产生具有不依赖于(例如，独立于)时钟信号1470的斜率(例如，变化率或斜坡率)的斜坡信号。在一些实施例中，复位之间的时间间隔可以与如上文所述的计数器1460同步。可选的，在某些实施例中，可以提供并使用(例如，选择性地接合或旁路)电平移位缓冲器1555，以根据需要调整斜坡信号的偏移量(例如，电压)。在一些实施例中，可选的电平移位缓冲器1555对电路1400来说可以是全局的(例如，提供给斜坡发生器1458而不是为比较器1456和比较器1456A而复制)。

由于斜坡信号可以不依赖于时钟信号1470，并且参考信号1580可以包括调节到特定电平的电压，所以，无论时钟信号1470如何，斜坡信号在一定的固定时期(例如，在一定范围内)之后都可以达到参考信号1580(即，上升到与参考信号基本上相等的电压水平)。因此，无论时钟信号1470如何，在斜坡信号在每个周期开始斜线上升之后(例如，在锯齿形斜坡信号的每个锯齿开始之后)，比较器1456A都可在基本相同的时间(例如，在一定范围的时间范围内)触发。

与此相反，如上所述，计数器1460可以响应于时钟信号1470而递增或递减计数值，从而计数值递增或递减的速率可以随时钟信号1470的时钟频率的变化而变化。因此，例如，当比较器1456A触发时所选择的当前计数值可以基于时钟信号1470的时钟频率而改变。根据一些实施例，可以将选择的计数值(例如，也称为参考电压计数1566)作为对应于参考信号1580的数字值传送和/或存储到锁存器1464A中(通过开关1462A和电容1463A)。在一些实施例中，可以将存储在锁存器1464A中的选择的计数值多路复用到数字输出信号1411A(例如，其还可以包括对应于在红外传感器132接收的红外辐射和/或由温度传感器1448读取的周围环境温度的数字输出值)。

在各种实施例中，时钟频率检测电路1500可以包括处理模块1565，其适于接收参考电压计数1566(例如，在一些实施例中，通过数字输出信号1411A)，并基于参考电压计数1566确定时钟信号1470的时钟频率是否处于预期的范围之内。在一些实施例中，可以使用根据图3和4描述的处理模块165来实现处理模块1565。在其他实施例中，可以使用作为红外传感器模块128的一部分的合适的硬件和/或软件逻辑来实现处理模块1565。在一些实施例中，处理模块1565可以被配置(例如，在硬件和/或软件中)为，通过检查参考电压计数1566是否落入预期的计数范围内来确定时钟频率是否位于正常范围内。例如，根据一些实施例，如果时钟信号1470的时钟频率超出预期范围(例如，超出时钟频率的容许范围)，则参考电压计数1566可以高于或低于一定预期范围的计数。因此，例如，检测到参考电压计数1566超出预期范围可以表示异常时钟频率。

在一些实施例中，处理模块1565还可以适于对可能影响与时钟频率检测电路1500相关的各个部件(例如，斜坡发生器1458和/或比较器1456A)的操作特性的温度变化进行补偿。就这方面而言，在一些实施例中，处理模块1565可适于接收由温度传感器1468提供的温度读数(例如，包括在数字输出信号1411A中)，并确定给定的温度读数的参考电压计数1566是否处于预期范围内。也就是说，对于某些实施例，对应于参考信号1580的预期范围的参考电压计数1566可以根据与红外传感器组件128和/或时钟频率检测电路1500的各个部件(例如，斜坡发生器1458、比较器1456A、和/或其他部件)相关的温度而变化，并且从而处理模块1565可适于当确定时钟信号1470的时钟频率是否处于预期的正常范围内时，说明可接受的计数的变化范围。

例如，在一个实施例中，处理模块1565可适于使用温度读数访问查找表以确定给定温度的预期范围的计数。在另一个实施例中，处理模块1565可适于内插和/或外推(例如，使用线性/曲线公式、拉格朗日系数、和/或其他合适的方法)给定温度的预期范围的计数。在这些实施例中，可以在红外传感器组件128或红外传感器模块100的校准期间确定查找表、公式和/或系数，根据一些实施例，并且将所述查找表、公式和/或系数存储到处理模块1565可访问的存储器中。

在一些实施例中，时钟频率检测电路1500可适于：如果其确定时钟信号1470的时钟频率超出预期的正常范围，就禁用(例如，关闭或以其他方式防止产生对应于在红外传感器132检测到的红外辐射的数字输出)红外传感器组件128。例如，在一些实施例中，处理模块1565可适于：在确定时钟信号1470的时钟频率超出预期的正常范围时，使(例如，通过适当的控制信号和/或时序控制电路1404)开关电路1370断开相关的红外传感器132(例如，在产生红外图像帧中正常使用的工作测辐射热计)。在其他实例中，处理模块1565可适于：当确定时钟信号1470的时钟频率超出预期范围时，关闭红外传感器组件128的电源(例如，通过切断LDO 1420或其他源的电压供应)，或以其他方式禁用或断开红外传感器组件128的任何合适的一个或多个部件(例如，以完全禁用、降低帧率或者丢弃图像帧)。

因此，例如，时钟频率检测电路1500可以有效地保证提供给红外传感器组件128的时钟信号1470具有处于预期的正常范围内的时钟频率。这又可以保证红外传感器组件128产生具有一组帧率的红外图像帧，保证红外传感器组件128的其他操作处于特定的参数范围内、和/或防止红外传感器组件128的部件发生故障。

虽然上文根据与红外传感器组件128相关的电路1400描述了时钟频率检测电路1500，但是可以预期的是，可以修改时钟频率检测电路1500以应用到其他成像传感器阵列或组件，包括，例如，适于捕获可见光图像(例如，基于CMOS或基于CCD的传感器)或其他波长的电磁辐射的那些成像传感器阵列或组件。另外，在不背离本公开的范围和精神的情况下，可以适当地修改时钟频率检测电路1500，例如，通过提供斜坡发生器、计数器、和/或与时钟检测电路1500相关的其他部件(如果不存在这些部件)，以更常规地应用到各种其他集成电路(例如，处理器、存储器装置、控制器、信号处理器或其他集成电路芯片或组件)。

现在参考图16，其示出了根据本公开实施例的检测异常时钟频率的过程1600。例如，可以使用与上文描述的时钟频率检测电路1500相关的各个部件或者确定时钟信号1470是否处于预期范围内的时钟频率的其他合适的部件来实现所有或者部分过程1600。在块1602，可以响应于时钟信号1470而调整计数值(例如，递增或递减)。例如，通过使用一种或多种实现方式的计数器1460，可以在每个时钟脉冲一次、每个时钟脉冲两次(例如，在每个时钟脉冲的上升沿和下降沿)、或根据需要多次的(例如，通过适当地划分时钟信号1470)递增或递减计数值。如上文根据图14和15所述，还可以将递增或递减的计数值提供到通道电路部分1402和/或红外传感器组件128的其他部件。

在块1604，如上文根据图14和15的斜坡发生器1458所述，可以不依赖于时钟信号1470产生斜坡信号。如上所述，还可以将产生的斜坡信号提供给电路1400的比较器1456和/或红外传感器组件128的其他部件。

在块1606，使用例如比较器1456A，可以将斜坡信号和参考信号1580进行比较。就这方面而言，在一些实施例中，块1606的操作可以包括：使用参考信号发生器1520或其他合适的电路/部件产生参考信号1580(例如，以具有特定的电压)，并将产生的参考信号1580提供给比较器1465A以与斜坡信号进行比较。

在块1608，当斜坡信号与所描述的参考信号1580相匹配(例如，电平基本上相同)时，可以选择计数器1460的当前计数值。在一些实施例中，也可以将来自温度传感器1468的温度读数多路复用到如上所述的数字输出信号1411A中。

在块1610，基于选择的计数值，可以确定时钟信号1470的时钟频率是否处于预期的正常范围内。如以上所讨论的，在一些实施例中，块1610可以包括确定选择的计数值是否落入参考信号1580的预期范围的计数。在一些实施例中，块1610也可以包括用于补偿可能导致参考信号1580的预期范围的计数发生变化的温度变化。

在块1612，可以基于确定提供给红外传感器组件128的时钟信号1470具有超出如上所述的预期的正常范围的时钟频率，禁用红外传感器组件128。如上文所讨论的，如果过程1600用于检测提供给除红外传感器组件128之外的装置(例如，其他类型的成像传感器阵列或其他集成电路芯片)的任何其他时钟信号的异常时钟频率，则在块1612可以禁用任何一个这种其他装置。

因此，通过执行一个或多个实施方案的过程1600，如果成像传感器装置或其他装置使用这种时钟频率，则可以检测到异常时钟频率。此外，如果检测到异常时钟频率，则可以采取校正动作(例如，禁用成像传感器装置、降低帧率、和/或丢弃图像帧)，以确保各个操作参数(例如，包括帧率)处于规定范围内和/或防止部件发生故障。

在一些实施例中，温度传感器1468可以实现为：以共享用于执行本文之前描述的A/D转换操作的一个或多个部件的方式，将模拟信号(例如，依赖于温度的模拟电压、电流和/或其他参数)转换为数字温度值。

例如，如图14-15所示，温度传感器1468接收计数器1460提供的计数值和斜坡发生器1458提供的信号。尽管将斜坡发生器信号示出为在提供给电平移位缓冲器1555之前提供给温度传感器1468，但是在其他实施例中，可以将缓冲的信号提供给温度传感器1468。

图17示出了根据本公开实施例的温度传感器1468的示意图。如图17所示，温度传感器1468可以包括温度敏感元件1702、比较器1756、开关1762、电容1763和锁存器1764。

可以使用被配置为提供依赖于温度的模拟信号1705的任何合适的电路(例如，温度敏感二极管、热敏电阻、电阻温度检测器、和/或其他温度敏感电路)来实现温度敏感元件1702。

例如，在一些实施例中，温度敏感元件1702可以连接到电源电压1703和地1704，并且可以响应于温度变化而提供依赖于温度的模拟信号1705作为从地提到电源电压范围的电压。在一些实施例中，可以使用其他电压(例如，正、负或双极电压可以提供给温度敏感元件1702或者由温度敏感元件1702提供)。在一些实施例中，温度敏感元件1702提供的较低的电压可以与较高的温度相关。在一些实施例中，温度敏感元件1702提供的较高的电压可以与较高的温度相关。

比较器1756可以从温度敏感元件1702接收依赖于温度的模拟信号1705，并且还可以从斜坡发生器1458接收斜坡信号。开关1762从计数器1460收到计数值，并且可以被触发以在电容器1763捕获作为温度计数1469的当前计数值以存储到锁存器1764中。就这方面而言，当斜坡信号与依赖于温度的模拟信号1705基本上相匹配时，比较器1756可以触发开关1762。

因此，存储在锁存器1764中的温度计数1469可以依赖于温度敏感元件1702的温度并且对应于温度读数(例如，周围环境或其他温度读数)。如上所述，可以将温度计数1469提供给多路复用器1406并被多路复用为数字输出信号1411。

虽然比较器1456A(图15)和比较器1756(图17)可以从计数器1460接收计数值并可以从斜坡发生器1456接收斜坡信号，但是可以在不同的时间触发比较器1456A和1756，从而存储不同的计数值。例如，如所讨论的，当斜坡信号与参考信号1580的电压基本上相匹配时，比较器1456A触发开关1462A以将当前计数值作为参考电压计数1566存储。与此相反，当斜坡信号与温度敏感元件1702提供的电压基本上相匹配时，比较器1756触发开关1762以将不同的当前计数值作为温度计数1469存储。在一些实施例中，比较器1456A和1756可以在相同或基本上相同(例如，如果参考信号1580的电压与依赖于温度的模拟信号1705的电压相同或基本上相同)的时间触发。

如所讨论的，处理模块1565可以接收参考电压计数1566和温度计数1469，以确定参考电压计数1566是否处于与温度计数1469相关的温度的预期范围内。也就是说，如果参考电压计数1566处于基于温度计数1469的值所选择的计数值的范围内，则处理模块1565可以将该事实解释为时钟信号1470以正常(例如，可接受的)的频率操作。相反，如果参考电压计数1566超出基于温度计数1469的值所选择的计数值的范围，则处理模块1565可以将该事实解释为时钟信号1470以异常(例如，不可接受的)的频率操作。

例如，在一些实施例中，可以期望斜坡发生器1458和/或其他部件在较高的温度快速地操作。因此，处理模块1565可以基于温度计数1469的值识别可接受的范围的参考电压计数1566的各种最大和/或最小阈值。例如，在一些实施例中，可接受的范围的参考电压计数1566的最大和最小阈值在高温度计数的情况下可以更大(例如，增加)，并且在低温度读数的情况下可以更小(例如，降低)。

虽然温度计数1469一般可以与温度敏感元件1702的温度相关，但是其也可以受时钟信号1470和/或其他因素的变化的影响。例如，如所讨论的，计数器1460可以响应于时钟信号1470而递增或递减计数值，从而计数值递增或递减的速率可以随时钟信号1470的时钟频率的变化而变化。因此，在计数器1460随着时间递增其计数值的实施例中，如果时钟信号1470以异常的高速率运行，计数器1460就将更快速的计数，从而导致锁存器1764存储温度计数1469的异常高的值。

在一些实施例中，温度计数1469的值可以与温度成反比关系。例如，在讨论的一些实施例中，温度敏感元件1702提供的较低的电压可以与较高的温度相关。因此，在这种实施例中，温度计数1469可以对于高温度表现出低计数值，并且对于低温度表现出高计数值。

同样的在这种实施例中，如果时钟信号1460以异常高的速率运行，参考电压计数1566和温度计数1469都将表现出异常高的值。然而，在这种实施例中，处理模块1565可以将温度计数1469的高值解释为实际上与较低温度相关。

如所讨论的，如果感测到较低的温度(例如，如果接收到温度计数1469的较高值)，处理模块1565对于参考电压计数1566可以使用降低的阈值。

在这种情况下，随着时钟信号1470的频率增加，参考电压计数1566可以表现出较高值，但是检测到的较低的温度(例如，由于较高的时钟频率使温度计数1469更高)可以使处理模块1565实际上使用时钟信号1470的预期的正常频率的降低的最大阈值。结果是，当参考电压计数快速超过时钟信号1470的预期的正常频率的降低的最大阈值时，处理模块1565可以快速地检测到时钟信号1470的频率的增加。在快速检测之后，可以根据讨论的各种技术采用校正动作。

在合适的情况下，可通过硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现本公开所提供的各种实施例。同样的在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件合并为包括软件、硬件和/或二者的复合部件。在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件分离为包括软件、硬件或二者的子部件。另外，在合适的情况下，可以预期的是，软件部件能够实现为硬件部件，反之亦然。

根据本公开的软件，例如，非暂时性指令、程序代码和/或数据可存储在一个或者多个非暂时性机器可读介质中。还可以预期的是，可使用一个或者多个通用或者专用计算机和/或计算机系统、网络和/或其他方式来实现本文所提及的软件。在合适的情况下，本文所描述的各种步骤的顺序可以改变、合并为复合步骤和/或分离为子步骤，以提供本文所描述的功能。

以上所描述的实施例仅为了举例说明，而不是限制本发明。还应当理解的是，根据本发明的原理，许多修改和改变是可能的。因此，本发明的范围仅由下面的权利要求书限定。

Claims (24)

1.一种装置，其包括：

计数器，其适于接收时钟信号并响应于所述时钟信号而调整计数值；

斜坡发生器，其适于产生具有不依赖于所述时钟信号的斜率的斜坡信号；

比较器，其适于接收参考信号和所述斜坡信号，并响应于所述参考信号和所述斜坡信号而选择当前计数值；以及

处理器，其适于基于选择的计数值确定所述时钟信号的频率是否处于特定范围内。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括适于接收所述时钟信号的成像传感器阵列，其中，所述成像传感器阵列适于以依赖于所述时钟频率的帧率提供图像。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述成像传感器阵列包括多个红外传感器。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理器适于：如果所述时钟频率超出特定范围，就禁用所述成像传感器阵列。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括多路复用器，其适于产生包括选择的计数值的数字信号并将所述数字信号传送到所述处理器。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括适于检测与所述装置相关的温度的温度传感器，其中，所述处理器适于：基于对于检测到的温度而言选择的计数值是否处于预定范围内，确定所述时钟频率是否处于特定范围内。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，选择的计数值是在第一时间捕获的所述计数器的第一值，其中，所述温度传感器包括：

温度敏感元件，其适于提供依赖于温度的模拟信号；

模数(A/D)转换器，其适于将依赖于温度的模拟信号转换为在第二时间捕获的计数器的第二计数值；以及

其中，所述处理器适于使用第二当前计数值确定检测到的温度。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，处理器使用的预定范围的最大值随着所述时钟频率的增加而降低。

9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括缓冲器，其适于调整从所述斜坡发生器传递到所述比较器的所述斜坡信号的电压。

10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括采样和保持电路，其适于将所述参考信号提供给所述比较器。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述参考信号是预定的参考电压。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述比较器适于：当所述斜坡信号表现出基本上等于预定的参考电压的电压时，选择当前计数值。

13.一种方法，其包括：

响应于时钟信号而调整计数值；

产生具有不依赖于所述时钟信号的斜率的斜坡信号；

响应于所述参考信号和所述斜坡信号而选择当前计数值；以及

基于选择的计数值，确定所述时钟信号的频率是否处于特定范围内。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

通过成像传感器阵列接收所述时钟信号；以及

通过所述成像传感器阵列以依赖于所述时钟频率的帧率提供图像。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述成像传感器阵列包括多个红外传感器。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：如果所述时钟频率超出特定范围，就禁用所述成像传感器阵列。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：产生包括选择的计数值的数字信号，其中，使用所述数字信号来执行所述确定。

18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括检测与所述装置相关的温度，其中，所述确定包括：基于对于检测到的温度而言选择的计数值是否处于预定范围内，确定所述时钟频率是否处于特定范围内。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，选择的计数值是在第一时间捕获的所述计数器的第一值，其中，所述方法进一步包括：

提供依赖于温度的模拟信号；

将依赖于温度的模拟信号转换为在第二时间捕获的计数器的第二计数值；以及

使用第二当前计数值确定检测到的温度。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：随着所述时钟频率的增加而减小所述预定范围。

21.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：在所述产生和所述选择步骤之间，调整所述斜坡信号的电压。

22.根据权利要求13所述的方法，其中，在比较期间使用的所述参考信号由采样和保持电路提供。

23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述参考信号是预定的参考电压。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述选择包括：当所述斜坡信号表现出基本上等于预定的参考电压的电压时，选择所述当前计数值。