CN107782452B - 使用建模背景减除法的红外存在感测装置 - Google Patents

Abstract

一种运动感测装置，该运动感测装置包括红外辐射(IR)传感器，该红外辐射传感器被配置成接收背景红外辐射和来自于发热对象的信号红外辐射，以产生直流输出。第一变换滤波器接收直流输出并且产生经过滤的背景。第二变换滤波器接收直流输出并且产生经过滤的信号。评定装置比较经过滤的信号与经过滤的背景，以基于经过滤的信号与经过滤的背景之间所探测到的差异产生结果信号。

Description

使用建模背景减除法的红外存在感测装置

技术领域

本发明涉及传感器，更具体地，涉及热感测装置。

背景技术

红外(IR)探测器，例如，远红外探测器可被使用诸如多焦点菲涅尔透镜之类的附加光学元件来操作。例如，热电探测器传统上由两个反向连接的热感测元件构成。两个热感测元件抵消了平常所接收到的诸如日光照射之类的辐射，并且因此需要光学系统来将局部移动的例如为人的发热点的辐射仅照射到两个元件中的一个上。

图1是典型的探测器100的示意性横截面侧视图，该探测器被配置成探测监控空间内的生物(例如，人)的位置、运动和/或方向。一般而言，短语“监控空间”指代探测器100被定位所在的物理区域以及探测器100能够潜在地对生物进行探测的物理区域(例如，房间、走廊、户外区域等)。探测器的视场(FOV)表示探测器能够感测发热对象的区域，并且该区域可以是监控空间的一部分或可以包括所有监控空间。

探测器100具有传感器模块102和透镜阵列104，该传感器模块具有一个或多个热感测装置(例如，热电堆)，该透镜阵列至少部分地覆盖传感器模块102的。透镜阵列104具有多个透镜，该多个透镜中的每一个均被布置成将来自于监控空间的入射热能引导到传感器模块102的至少一部分上。每个个体透镜可将来自于监控空间中的多个不同的物理区域中的一个的入射热能引导至传感器模块102上。集成电路106在不同的实施方式中可形成基于计算机的处理器、基于计算机的记忆存储装置和/或其它电路来实施和/或支持本文中所描述的功能中的一个或多个。设置导电体(例如，沿着衬底110的上表面和/或下表面延伸的迹线(trace)，延伸穿过衬底的过孔108、焊料凸点112等)来将探测器100的电气部件连接至外部部件。

诸如热电堆或光子探测器之类的热感测装置通常可操作产生直流(DC)输出，该直流输出大致与在该热感测装置处接收到的热能总量成比例。只要传送至该热感测装置的热能总量总体保持不变则由这种热感测装置产生的直流输出总体保持不变。增加传送至热感测装置的热能总量通常会导致由该感测装置产生的直流输出成比例增加。同样地，减少传送至热感测装置的热能总量导致由该感测装置产生的直流输出成比例减少。来自于热感测装置的直流输出可以是直流电压或直流电流。

存在运动探测器典型地采用热释电材料，该热释电材料常常与透镜阵列104相结合来探测房间内的人的移动。如果入射的热辐射(来自于诸如人体之类的热源)改变则热释电材料产生信号。在数学上，热释电探测器产生遵循入射的热通量的时间导数的电信号。因此，如果人进入或离开了探测器视场，则热通量改变并产生相应的信号。信号的幅度取决于热源的温度和所谓的视场的填充因子。热源的温度越高以及热源越多地填充探测器的视场，则所得到的信号越高。

发热对象辐射热量，该热量可被诸如热释电传感器、热电堆、辐射热测量计等的热传感器所感测到。在对象移动通过这种传感器的视场的情况下，辐射量随时间改变。为了将该对象的移动随时间的变化(信号)与来自于本地热源的温度改变随时间的变化并且因此发生的辐射量(背景)改变随时间的变化区分开，可将背景从信号移除。这被称为背景减除法。

传统地，热释电探测器应用拼接的(scrambling)光学部件与至少两个在空间上分离的感测元件的组合。拼接的光学部件将对象所移动通过的视场的部分划分为多个区段，使得元件中的一个上的净辐射的改变足够快速以被感测到，并且由个体元件观测到的净辐射明显不同。通过图2来描述这种方式。至少2个感测元件221、222被连接在一起，使得共同接收到的辐射在电输出端231、232处被抵消并且不会使所得到的信号230随时间发生任何变化240。如果周围环境例如升温或降温，辐射量上升或下降但被两个元件共同地观测到并且因此不会被感测到。为了在该感测元件组合中产生信号240，一个感测元件221必须观测到与另一感测元件222不同的辐射量。

为了在传感器的视场中观察到对象的移动，在传感器上接收到的辐射在空间上以及在时间上变化。这通过拼接的光学部件来实现，该拼接的光学部件取决于对象在视场中的位置而将对象的位置投射在元件221、222中的一个上。对象移动通过视场引起了感测元件上的辐射的不平衡的变化，该不平衡的变化转而产生非零信号240。一般来说，对象必须从一个区域(A/B 210)改变位置到另一个区域(B/A210)以便被感测到。停留在一个区域中的对象不会被感测到。

然而，传统的单元件热释电探测器不能够感测所接收的辐射的直流分量，并且因此使用了调制辐射来对后端处理电子器件提供输出。因此，需要在工业上克服这些限制中的一个或多个。

发明内容

本发明的实施例提供了使用建模背景减除法来进行红外存在感测。简单进行描述，本发明是针对一种运动感测装置，该运动感测装置具有红外辐射(IR)传感器，该红外辐射传感器被配置成接收背景红外辐射和来自于发热对象的信号红外辐射以产生直流输出。第一变换滤波器接收直流输出并产生经过滤的背景。第二变换滤波器接收直流输出并产生经过滤的信号。评定装置对经过滤的信号与经过滤的背景进行比较以基于经过滤的信号与经过滤的背景之间所探测到的差异来产生结果信号。

通过查阅下文的附图和详细说明，本发明的其它系统、方法和特征对于本领域普通技术人员将是或者变得显而易见。该详细说明旨在使所有这些额外的系统、方法以及特征均被包含在本说明书中、落在本发明的范围内并且被所附的权利要求保护。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步的理解，并且该附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图中的部件不必按照比例，而是应该把重点放在清楚表达本发明的原理上。附图示出了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1A为根据现有技术的示例性探测器的示意性横截面侧视图。

图1B为根据现有技术的示意图，该示意图示出了具有示意性的光学部件和电子器件的简化的双元件热释电探测器。

图2A为示出了处于示例性探测器的视场中的所关注的对象和背景的示意图。

图2B绘制出了信号的随时间的幅度、背景的随时间的幅度和图2A示出的场景的总和的随时间的幅度。

图3为运动和存在感测装置的第一实施例的示意图。

图4为运动和存在感测装置的第二实施例的示意图。

图5为示出了用于执行本发明的功能的系统的示例的示意图。

图6为用于将单元件热传感器的信号与背景区分开的示例性方法的流程图。

图7为运动和存在感测装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

以下定义对应用于本文中所公开的实施例的特征的说明性术语有用，并且仅旨在在本公开内对元件进行定义。

如本文中所使用的，“探测器”指代具有一个或多个热感测元件的热感测装置。单元件探测器包括单个热感测元件，而多元件探测器包括两个或两个以上的热感测元件。例如，多元件探测器可包括成百上千的个体热传感器或像素。

现在将详细参照本发明的实施例，在附图中示出了该实施例的示例。只要可能，在附图和说明书中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

在图3中示出的运动感测装置300的第一示例性实施例可对于单元件探测器325进行操作。单元件探测器325可与典型的探测器100(图1)相似，该探测器100具有例如为热电堆、辐射热测量计、光子传感器和/或基于半导体的红外传感器(主体的(bulk)或外延的、内在的或外在的，等等)的单个感测元件102(图1)，该单个感测元件能够感测辐射的甚至非常缓慢的下降至静态情况的变化。单元件探测器325一般被配置成产生与所接收到的热能总量大致成比例的直流电流输出或直流电压输出。这种单元件探测器325可选择性地配备有拼接的光学部件104(图1)。

相比于早期的探测器，第一实施例下的发热对象可沿任一方向移动(与使用分段的空间的传统方法相反)并且该移动总体引起由运动感测装置300接收到的辐射随时间的变化。简单地，稳态的环境背景能够被测量并且能够从运动感测装置300输出中被减去。然而，环境背景随时间的变化实际上使该方法失效了。

可通过基于时间的信号分析来将前景发热对象与背景(例如，环境温度的改变)区分开。第一实施例应用了背景模型，该背景模型可具有不同的功能属性，例如尤其是信号的上升时间或下降时间、信号形式以及信号幅度。这个模型可被用于从具有大致不同的随时间的功能属性的信号中过滤出/分离出背景。

为了说明构思，以下的简单示例通过图2A和图2B来进行说明。所关注的例如为人的对象250处于单元件探测器325的视场290中，并且视场290例如经由监控空间中的窗户暴露在日光下。太阳260正在照射但云270正在经过，导致单元件探测器325的视场290内的所监控的背景区域随机地升温和降温。所关注的对象250在视场290中朝向单元件探测器325移动，并且由于所关注的对象被表示为“信号”(在图2B中被表示为点划线)，则由传感器接收到的辐射量随着所关注的对象接近单元件探测器325而增加。可从背景282中将被表示为虚线的信号281减去。单元件探测器325的总输出代表信号281与背景282的总和280，该总输出在图2B中的曲线图中被表现为实线。由于信号281明显比背景282更快地上升，所以可通过应用具有与背景的时间常数相当的时间常数的简单的低通滤波器来对背景282进行过滤，以从总和280中减去被滤出的信号。保留的是可凭借简单的阈值来进行分析的信号281。

在其它实施例中，信号的模型可被应用于通过单元件探测器325观测到的总和。于是通过阈值来评估对经过滤的信号和经过滤的背景进行的简单减除。可将例如为快速傅里叶变换(FFT)、函数拟合、机器学习与建模等等的更复杂的信号分析应用于这个基本原理，以进一步增进信号与背景之间的差别。这个原理不局限于时域，而是可使用任何其它的数学变换(例如，频域变换、拉普拉斯变换、多变量扩展变换等等)来实施。

第一实施例不局限于以上示例。只要在两个源的辐射随时间的特性能够被建模和/或能够被以可区分的方式来描述，则任一源均可被表示为“信号”并且另一个可被表示为“背景”。背景例如可以是在距离传感器很远处移动的人而信号可以是在视场的前景中移动的人。背景/信号可以是在产生的辐射量方面具有不同的幅值(汽车、宠物、人、火等等)但具有相同的空间位置的源。本文中所描述的实施例不局限于空间改变。例如，探测器300可将局部的火与加热器区分开，或者可将宠物/儿童与成年人区分开。

本发明的示例性实施例包括单元件背景减除的热电堆(TP)传感器，该单元件背景减除的热电堆传感器可运行而无需诸如多焦点菲涅尔透镜之类的额外的光学元件。

在第一实施例下，包括热电堆传感器的探测器提供与净辐射成比例的电流或电压并且感测直流分量。因此，诸如静止不动的人之类的静止发热点在被从任何探测到的背景辐射中分离之后可被感测到，该背景辐射可由加热器、变化的日照、空调设备等产生。第一实施例包含通过在下文更详细地描述的建模技术来对该背景进行的减除。

最简单的背景减除可通过在不存在所关注的对象的情况下测量净辐射，从而仅测量背景来实现。所记录的值被用作为被从传感器输出减除的偏移。通过经偏移减除后的信号的简单的阈值，移动至热电堆的视场中的对象可被辨识出。然而，当环境条件随时间改变时，简单的背景减除可能不能胜任，从而使偏移无效。

图3是感测装置300的第一实施例的示意图。红外辐射310包括来自于例如为人250(图2A)的发热对象温热目标的信号312和背景辐射314(例如，感测装置300的视场内的环境热量)。感测装置300识别视场中的发热对象的存在和/或运动以例如在开关380中产生动作。例如，作为在视场中探测到和/或未探测到发热对象的结果，开关380可被致动。装置300将单元件探测器325的原始的输出分离，用来对背景和信号进行独立的处理，以确定开关380的动作。在其它实施例中，感测装置300的输出端处可以是除开关380之外的某些事物，例如，输出信号，或者诸如指示灯或显示监控器上的指示图标之类的视觉指示器。

单元件探测器325对带有某些噪声320(例如，自噪声或系统噪声)的红外辐射310进行探测。单元件探测器325提供例如为模拟电压电平/模拟电流电平或者为这种模拟输出信号的数字转换(例如来自于模-数转换器(ADC))的原始的数据输出330，该原始的数据输出与所接收到的净红外辐射310成比例。应该注意的是，在下文所描述的第三实施例中，多传感器探测器能够产生来自于每个传感器的多个输出信号，和/或来自于每一个传感器的聚合输出信号。对于第一实施例，单元件探测器325具有产生单个原始的探测器输出330的单个传感器。

原始的探测器输出330例如可使用多路复用器(未示出)而被分离并且被馈送到两个或两个以上的数据分析支路中。为了简单明了，在第一实施例中只描述两个支路。然而，在替代实施例中，例如可使用三个或三个以上的支路来对多个信号进行彼此区分以及区分这多个信号与背景。第一支路被馈送至第一变换滤波器340中，该第一变换滤波器产生经过滤的背景345，第二支路的线路被设置到第二变换滤波器350的输入端，该第二变换滤波器产生经过滤的信号355。第一变换滤波器340可将随时间的原始数据转换为一变量，该变量能够将背景与信号和噪声分离，得到经过滤的背景信号345。第二变换滤波器350可将随时间的原始数据转换为一变量，该变量能够将信号与背景和噪声分离。变换滤波器340、变换滤波器350可受例如为背景模型参数342和信号模型参数352(例如频率范围、幅度范围等)的可变参数控制。

一般来说，第一变换滤波器340和第二变换滤波器350可具有相异的数学运算。例如，通过例如为比较器的评定装置370来执行比较，以在做出使开关380的状态改变的判定之前区分经过滤的背景345与经过滤的信号355。例如，进行评定可确定经过滤的信号355足以能够与经过滤的背景345区分开，以指示运动感测装置300的视场中的发热对象的存在/不存在/运动。评定装置370可读取例如为阈值、时间常数、容限窗口、信号方差指标等的评定模型参数372的存储器。

图4示出了运动感测装置400的第二示例性实施例。期望的是，具有集成的单通道热电堆425的液晶显示屏(LCD)可感测到来自于正在接近的人的红外辐射410而同时太阳正使运动感测装置的视场中的周围空间升温。单通道热电堆425感测来自于太阳414的缓慢上升分量以及来自于人212的快速上升信号分量。将例如为具有八秒的上升导通(cut-on)时间442的低通滤波器的第一变换滤波器440应用于热电堆模-数转换输出430信号上，来去除信号分量和所有的模-数转换波动420，从而产生经过滤的背景445。同时经过滤的背景445可被从热电堆模-数转换输出430中减除，将例如为具有一秒的上升导通(cut-on)时间452的低通滤波器的第二变换滤波器450应用于热电堆模-数转换输出430信号上，来去除背景分量和所有的模-数转换波动420，从而产生经过滤的信号455。可将阈值比较器470应用于执行例如为中断480的动作，该中断被用于开启液晶显示单元425内的液晶显示器。

变换滤波器变换滤波器阈值比较器470可读取一组或多组阈值参数472以适应不同的探测情景，如可能对于变换滤波器440、变换滤波器450的情况。例如，背景可能是空气流，该空气流由于空气扰动而提供了原始数据输出的快速变化。如果背景波动比人的运动更快速，则低通滤波器级不仅从模-数转换波动中分离信号，而且还从空气扰动中分离信号。这改善了从经过滤的信号455减除经过滤的背景445之后的结果。将用于信号的一个或多个参数改变为更高的截止值会引起在传感器425的前方移动的人的信号受到抑制(即使人在传感器425的视场中)，这将触发进一步的事件。通过这种更高的截止参数，可控制延迟来对传感器425进行切换，因此穿过传感器425的视场的人可被与静止不动的人区分开。

诸如对于燃烧电力电子学(burning power electronics)，改变第一变换滤波器440和第二变换滤波器450的滤波参数例如可被用于区分快速的温度变化与缓慢的温度变化。相似地，除了实施滤波操作之外，使用其它类型的数学运算可实现区分到热电堆425的两个或两个以上的输入。

回到图3，可将模型应用于随时间的热电堆模-数转换信号，该模型用于识别特定的特征，诸如由行走通过单元件探测器325的视场的人(图3)、穿过视场的狗以及穿过视场的汽车产生的特征信号。这3种情况可通过信号幅度、信号速度以及最终的信号模式的结合来区分。可借助多变量扩展变换来分析这个模型。使原始数据通过这个滤波器级产生了穿过视场的对象是人、汽车或宠物的可能性。装置的输出可以是表明最接近匹配的似然估计。对于周期性信号，可使用傅里叶变换。例如，快速傅里叶变换(FFT)输出可区分周期性背景与非周期信号。

将模型应用于遵循随时间的背景特征的背景分量。模型可以各种不同的方式被确定。例如，模型可提供探测器输出350的动态分析而无需依赖先前存储的(记忆的)数据。

可通过将背景过滤出然后减除该背景来实施分析。例如，如果信号非常缓慢的变化，则可应用简单的低通级，该低通级不响应当对象在视场中移动时热电堆输出的快速变化。由于使用更快速响应的低通级对信号进行“过滤”以及待之后将该信号减除，结果可被改善。

如果背景红外辐射314的特征例如通过模型可预测，则背景红外辐射314的特征可被直接应用。可在参数空间中实施学习程序，这样可适于分离背景345与信号355。例如可通过诸如傅里叶变换、拉普拉斯变换或其它变换的数学(多)变量扩展变换来实施学习程序，其中数据被变换到频域中或者到其它域中。相反，或者另外地，也可以在时域中实施学习。

图6示出了用于从来自于单元件红外(IR)传感器325(图3)的输出的背景中区分出所关注的信号的方法600的示例性实施例。方法600的步骤将参照图3所示的元件来进行。然而，本领域普通技术人员应领会该方法也可被应用于下文所描述的图7的多元件红外传感器。应该注意的是，流程图中的任何过程描述或方框应该被理解为代表模块、区段、部分代码、或步骤，其包括在过程中用于实施特定的逻辑功能的一个或多个指令，并且如本发明的领域中的普通技术人员应理解的，替代的实施方式被包括在本发明的范围内，在该替代的实施方式中，取决于所涉及的功能性，可不按照示出的或所讨论的顺序(包括大致为同时的或相反的顺序)来执行功能。

来自于红外传感器325的直流输出330例如通过如方框610所示的多路复用器(未示出)而被分成第一部分和第二部分。如方框620所示，第一部分被使用第一变换滤波器340来转换，以产生经过滤的背景345。

如方框630所示，第二部分被使用第二变换滤波器350来转换，以产生经过滤的信号355。如方框640所示，经过滤的信号和经过滤的背景例如被评定装置770进行比较来区分信号与背景。评定装置770可读取评定模型参数772的存储器，例如以适应不同的比较情景。如方框650所示，经过滤的信号与存储的信号特征进行比较。例如，存储的信号特征可包括被用在比较步骤中以确定经过滤的信号355和/或经过滤的背景345是否与存储的信号特征匹配或者在一个或多个方面相似的参数和/或阈值的范围。如果如方框660所示的经过滤的信号被识别，例如，如果经过滤的信号与存储的信号特征匹配，则如方框670所示的执行动作，例如，使开关380致动。替代地，即使经过滤的信号355未被明确地识别，但是明显区别于经过滤的背景345，则仍可执行动作670。

而本文中所使用的术语“滤波器”涉及第一变换滤波器340和第二变换滤波器350，本领域普通技术人员应理解第一滤波器340和/或第二滤波器350除了或替代所进行的传统的高通滤波、低通滤波、带通滤波或陷波滤波之外可以包括时域和/或频域中的其它数学建模过程。例如，第一变换滤波器340和/或第二变换滤波器350除了其它的操作之外可包括对原始的探测器输出330进行函数的拟合、诸如快速傅里叶变换的傅里叶变换、拉普拉斯变换、多变量扩展变换。

图7示出了运动感测装置700的第三实施例，其中使用多元件传感器(探测器)725来代替第一实施例的单元件传感器325(图3)。多元件传感器725可具有2个、3个、4个或更多个例如为多像素传感器的元件。

图7所示的感测装置700的第三示例性实施例能以多元件探测器725来运行，该多元件探测器具有例如为热电堆、辐射热测量计、光子传感器、基于半导体的红外传感器(主体的或外延的、内在的或外在的，等等)的多个感测元件，这多个感测元件能够感测辐射的甚至非常缓慢的下降至静态情况的变化。多元件探测器725一般被配置成产生直流(DC)输出，该直流输出与所接收到的热能总量大致成比例。这种多元件探测器725可选择性地配备有拼接的光学部件104(图1)。

红外辐射310可包括来自于例如为人250(图2A)的发热对象的信号312和例如为环境热量的背景辐射314。感测装置700识别发热对象的存在和/或运动以产生开关380中的动作。例如，作为检测到和/或未检测到发热对象的结果，开关380可被致动。感测装置700将多元件探测器725的信号分离成两个或两个以上的支路，用以对背景和信号进行单独处理，以确定开关380的动作。在其它实施例中，系统的输出端处可以是除开关380之外的事物，例如，输出信号，或用于在显示装置或监控器上查看的指示器。

多元件探测器725对带有某些噪声320(例如，自噪声或系统噪声)的红外辐射进行探测。多元件探测器725提供例如为模拟电压电平/模拟电流电平或者为这种模拟输出信号的数字转换(通过模-数转换器(ADC)进行)的原始的多传感器输出730，该原始的多传感器输出与接收到的净红外辐射310成比例。对于第三实施例，多元件探测器725具有两个或两个以上产生原始的多传感器输出730的传感器。

原始的多传感器输出730可被分离并被馈送到两个或两个以上的数据分析支路中。第一支路被馈送到第一变换滤波器740中，该第一变换滤波器产生经过滤的背景745，第二支路的线路被设置到第二变换滤波器750的输入端，该第二变换滤波器产生经过滤的信号755。第一变换滤波器740将随时间的原始数据转换为一变量，该变量可将背景与信号和噪声分离，从而得到经过滤的背景信号745。第二变换滤波器750可将随时间的原始的多传感器输出730转换为一变量，该变量可将信号与背景和噪声分离。变换滤波器740、变换滤波器750可由例如为背景模型参数742和信号模型参数752的可变参数来控制。

一般来说，第一变换滤波器740和第二变换滤波器750可具有相异的数学运算。例如，如果在做出改变开关380的状态的判定之前背景被感测到和/或被与信号区分开，则由评定装置770来执行比较。

如之前所提到的，用于执行上文所详细描述的功能的本系统可以是计算机，该计算机的示例在图5的示意图中被示出。系统500包括处理器502、存储装置504、其中存储有限定了上述的功能的软件508的存储器506、输入和输出(I/O)装置510(或外围设备)以及局部总线或使得能够在系统500内进行通信的局部接口512。如本领域中所公知的，局部接口512可以是，例如但不限于，一个或多个总线或其它的有线连接或无线连接装置。局部接口512可以具有为了简明而被省略的附加元件，诸如控制器、缓存器(高速缓存)、驱动器、中继器以及接收器，以使得能够进行通信。进一步地，局部接口512可以包括地址连接装置、控制连接装置和/或数据连接装置，以使得能够在上述的部件之间进行合适的通信。

处理器502是用于执行尤其被存储在存储器506中的软件的硬件装置。处理器502可以是任何定制的或市售的单核处理器或多核处理器、中央处理单元(CPU)、在数个处理器之中与本系统500相关联的辅助处理器、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片组的形式)、宏处理器或通常用于执行软件指令的任意装置。

存储器506可以包括易失存储元件(例如，随机存取存储器(RAM，诸如DRAM、SRAM、SDRAM等))和非易失存储元件(例如，ROM、硬盘驱动器、磁带、CDROM等)中的任意一个或者其组合。此外，存储器506可以包括电子的、磁性的、光学的和/或其它类型的存储介质。注意的是存储器506可以具有分布式架构，其中各类部件被定位成彼此远离但是能够被处理器502读取。

根据本发明，软件508限定了由系统500实施的功能。如下文所描述的，存储器506中的软件508可包括一个或多个单独的程序，该一个或多个单独的程序中的每一个均包括用于实施系统500的逻辑功能的可执行指令的有序列表。存储器506可以包括操作系统(O/S)520。操作系统主要控制系统500内的程序的执行并且提供调度、输入输出控制、文件与数据管理、存储器管理以及通信控制和相关服务。

输入和输出装置510可以包括输入装置，例如但不限于，键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。此外，输入和输出装置510还可以包括输出装置，例如但不限于，打印机、显示器等。最后，输入和输出装置510可进一步包括通过输入端和输出端进行通信的装置，例如但不限于，调制器/解调器(调制解调器；用于接入另一装置、系统或网络)、射频(RF)收发器或其它的收发器、电话接口、桥接器、路由器或者其它的装置。

当系统500处于运行时，处理器502被配置成执行被存储在存储器506内的软件508、将数据传递到存储器506和从该存储器传递数据以及如上文所说明的通常依照软件508来控制系统500的运行。

当系统500的功能处于运行时，处理器502被配置成执行被存储在存储器506内的软件508、将数据传递到存储器506和从该存储器传递数据以及通常依照软件508来控制系统500的运行。操作系统520由处理器502来读取，该操作系统可能在处理器502内被缓存并且然后被执行。

当以软件508的形式使系统500生效时，应该注意的是，用于使系统500生效的指令可被存储在任何计算机可读取介质中，以被任何计算机相关的装置、系统或方法使用或者与其相关联。这种计算机可读取介质在某些实施例中可对应于存储器506或存储装置504中的一个或两个。在本文件的上下文中，计算机可读取介质是电子的、磁性的、光学的或者其它的物理装置或设备，其能够容纳或存储被任何计算机相关的装置、系统或方法使用或者与该计算机相关的装置、系统或方法相关联的计算机程序。用于使系统生效的指令可被体现在任何计算机可读取介质中，以被处理器或其它的这种指令执行系统、设备或装置使用或者与其相关联。尽管已经通过示例的方式提到了处理器502，但在某些实施例中，这种指令执行系统、设备或装置可以是任何基于计算机的系统、包括处理器的系统或能够从指令执行系统、设备或装置获取指令并且执行指令的其它的系统。在本文件的上下文中，“计算机可读取介质”可以是任何下述的设备：该设备能够对用于被处理器或其它这种指令执行系统、设备或装置使用或者与其相关联的程序进行存储、传递、传播或传输。

这种计算机可读取介质可以是，例如但不限于，电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、设备、装置或传播介质。计算机可读取介质的更具体的示例(非详尽列表)将包括如下：具有一根或多根导线的电气连接装置(电子的)、便携式计算机磁盘(磁性的)、随机存取存储器(RAM)(电子的)、只读存储器(ROM)(电子的)、可擦除可编程只读存储器(EPROM、EEPROM或闪存)(电子的)、光纤(光学的)以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光学的)。注意的是计算机可读取介质甚至可以是程序被打印在其上的纸或另一合适的介质，因为程序能够以电子的方式例如通过对纸或其它介质进行光学扫描而被采集，然后被编译、解译或者如果必要的话另行以适合的方式被处理，并且之后被存储在计算机存储器中。

在替代实施例中，其中以硬件的形式使系统500生效，可使用在本领域中每一个均是众所周知的下述技术中的任一个或其组合来使系统500生效：具有用于对数据信号执行逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路、具有合适的组合的逻辑门的专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等。

对本领域技术人员将显而易见的是，可对本发明的结构进行各种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，在某些实施例中，两个被低通滤波后的信号之间的差异通过仅测量高于阈值的正值可能不能够感测到进入视场的人的存在，而是还要通过测量人离开视场之后信号的缺失。人可以被认为成为背景的一部分，例如，当人静止的时间比背景滤波器的时间常数更长时。

在某些实施例中，当对象被感测到时背景滤波器(以及信号滤波器)的时间常数可被减小以进行快速响应，以便使两个滤波器之间更快速地达到零差异(重置)并且准备感测对象的缺失。当对象又离开视场时，可选择快速滤波器设定来重置系统，以便用于当同一对象或不同的对象时进入视场时。

背景的周期性特性可被执行减除以便预测背景。这可以是诸如昼夜温度波动的简单的情况，但可通过记录任意背景的重复性特性而被扩展至机器学习。

鉴于上述内容，本发明旨在覆盖本发明的所提供的修改和变化，这些修改和变化落在以下权利要求以及等价权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种装置，所述装置包括：

红外辐射传感器，被配置成接收背景红外辐射和来自于发热对象的信号红外辐射，以产生直流输出；

第一变换滤波器，被配置成接收所述直流输出并且产生经过滤的背景；

第二变换滤波器，被配置成接收所述直流输出并且产生经过滤的信号；以及

评定装置，被配置成比较所述经过滤的信号与所述经过滤的背景并且基于所述经过滤的信号与所述经过滤的背景之间所探测到的差异产生结果信号，

其中，所述红外辐射传感器是单元件传感器。

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括模数转换器ADC，所述模数转换器被配置成将所述直流输出转换为数字表示。

3.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括开关，所述开关被配置成接收所述结果信号并且根据所接收到的结果信号进行致动。

4.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括与所述第一变换滤波器通信的第一存储器，所述第一存储器被配置成存储背景模型参数。

5.根据权利要求4所述的装置，所述装置进一步包括与所述第二变换滤波器通信的第二存储器，所述第二存储器被配置成存储信号模型参数。

6.根据权利要求5所述的装置，所述装置进一步包括与所述评定装置通信的第三存储器，所述第三存储器被配置成存储评定模型参数。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一变换滤波器和/或所述第二变换滤波器从以下各项构成的组中选择：

低通滤波器；

带通滤波器；

傅里叶变换器；

拉普拉斯变换器；以及

多变量扩展变换器。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一变换滤波器和/或所述第二变换滤波器包括频域处理器。

9.一种用于将来自于单元件红外辐射传感器的输出的所关注的信号与背景区分开的方法，所述方法包括下述步骤：

将来自于所述红外辐射传感器的直流输出分成第一部分和第二部分；

使用第一变换滤波器对所述第一部分进行变换，以产生经过滤的背景；

使用第二变换滤波器对所述第二部分进行变换，以产生经过滤的信号；

比较所述经过滤的信号和所述经过滤的背景，以区分所述经过滤的信号与所述背景；

比较所述经过滤的信号与存储的信号特征；以及

如果所述经过滤的信号与所述存储的信号特征匹配，则实施第一动作。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：导出一组背景模型参数以使所述经过滤的背景分离。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：将所述背景模型参数应用到所述第一变换滤波器。

12.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：导出一组信号模型参数以使所述经过滤的信号分离。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：将所述信号模型参数应用到所述第二变换滤波器。

14.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：导出一组评定模型参数。

15.一种装置，所述装置包括：

红外辐射传感器，被配置成接收背景红外辐射和来自于发热对象的信号红外辐射，以产生直流输出；

第一变换滤波器，被配置成接收所述直流输出并且产生经过滤的背景；

第二变换滤波器，被配置成接收所述直流输出并且产生经过滤的信号；以及

评定装置，被配置成比较所述经过滤的信号与所述经过滤的背景并且基于在所述经过滤的信号与所述经过滤的背景之间所探测到的差异产生结果信号，

其中，所述红外辐射传感器包括多个感测元件。