CN111654647B - 红外探测器的感应成像控制方法、装置及控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外探测器的感应成像控制方法,包括根据各个像元对应的当前感应电信号和历史感应电信号的信号差值,设定为高清区域像元和非高清区域像元;分别向高清区域像元和非高清区域像元输入不同控制信号,使得根据各个像元输出的感应电信号生成的红外图像中,高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。本申请中划定需要关注的局部区域对应的高清区域像元和不需要关注的非高清区域像元,使得需要关注的局部图像区域能够从不需要关注的图像区域中突显出来,有利于红外图像的监测效率,及时发现动态监测目标。本申请还提供了一种红外探测器的控制电路,具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及红外图像监测技术领域,特别是涉及一种红外探测器的感应成像控制方法及装置,还涉及一种红外探测器的控制电路。
背景技术
非制冷红外成像技术在工业生产、安防、无人机拍照、汽车辅助驾驶、森林防火、环境整治、医疗尤其是防疫测温中得到广泛的应用。目前非制冷红外成像取得了很大进展,向大阵列、小像元、低成本、便携式方向发展,在民用领域得到了广泛的普及和使用。
但是在红外成像监测过程中,红外图像一般是需要监测的视场区域较大,而实际需要关注的往往是视场中某一局部细节。尽管在实际成像过程中,可以基于图像识别将需要关注的局部细节圈定出来,但是需要关注的局部细节之外的图像区域中的影像同样会对人的注意力产生干扰,不利于局部细节的精准监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种红外探测器的感应成像控制方法、装置和一种红外探测器的控制电路,实现红外图像局部突出高清显示,提高了红外图像的监测效果。
为解决上述技术问题,本发明提供一种红外探测器的感应成像控制方法,包括:
采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号;
对各个所述像元的当前感应电信号和上一次输出的历史感应电信号进行作差运算,获得信号差值;
将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元;
分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;
其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
可选地,将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元的设定为高清区域像元,包括:
将所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元中,彼此相邻的像元连成的区域设定为基本高清区域;
获得所述基本高清区域中各个像元的最大横坐标值Xmax、最小横坐标值Xmin、最大纵坐标值Ymax以及最小纵坐标值Ymin;
以第Xmax+n行像元为行上边界,第Xmin-n行像元为行下边界,第Ymax+m列像元为列左边界,以及第Ymin-m列像元为列右边界划定的高清区域窗口,并将所述高清区域窗口中的像元设定所述高清区域像元。
可选地,在设定所述高清区域像元和所述非高清区域像元之后,每间隔预设时间段,基于所述对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值的步骤,重新设定高清区域像元和非高清区域像元。
可选地,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
向所述高清区域像元输入包含第一积分时长的第一积分时间信号;
向所述非高清区域像元的像元输入包含第二积分时长的第二积分时间信号,其中所述第一积分时长大于所述第二积分时长,且所述第一积分时长和所述第二积分时长的差值不小于预设时长阈值。
可选地,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
选取所述非高清区域像元中的离散且均匀分布的多个特定像元;
向所述特定像元和所述高清区域像元输入工作成像控制指令;
向所述非高清区域像元中除所述特定像元之外的像元输入不工作成像控制指令,以实现对所述高清区域像元输出感应电信号的全采样和所述非高清区域像元输出感应电信号的降采样。
可选地,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
向所述高清区域像元输入持续感应成像的控制信号;
向所述高清区域像元输入感应成像的第一帧频控制信号,以控制各个所述高清区域像元以第一帧频输出感应电信号;
向所述非高清区域像元输入感应成像的第二帧频控制信号,以控制各个所述非高清区域像元以第二帧频输出感应电信号,其中,所述第一帧频和所述第二帧频分别为所述高清区域像元和所述非高清区域像元输出感应电信号的频率,所述第一帧频是所述第二帧频的M倍,M大于等于2。
本申请还提供了一种红外探测器的感应成像控制装置,包括:
采集信号模块,用于采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号;
差值运算模块,用于对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值;
像元设定模块,用于将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元;
信号输入模块,用于分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
本申请还提供了一种红外探测器的控制电路,包括组成红外成像焦平面的多个像元,和各个所述像元相连接的控制电路;
其中,各个所述像元包括高清区域像元和非高清区域像元;
所述控制电路用于向所述高清区域像元和所述非高清区域像元分别输入不同的控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;
其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
可选地,所述控制电路包括行控制电路,列控制电路以及积分时间控制电路;
所述行控制电路用于向同一行的像元输出行积分使能信号;所述列控制电路用于向同一列的像元输出列积分使能信号;
所述积分时间控制电路,用于向各个所述像元输出第一积分时间信号和第二积分时间信号,所述第一积分时间信号包含的第一积分时长大于所述第二积分时间信号包含的第二积分时长,且所述积分时长和所述积分时长的差值大于预设时长阈值;
每个所述像元中包括与电路、第一开关件、第二开关件和像元输出电路;
所述与电路的第一输入端用于接入所述行积分使能信号,第二输入端用于接入所述列积分使能信号,输出端用于和所述第一开关件以及所述第二开关件相连;
所述第一开关件的第一端用于接入所述第一积分时间信号,第二端用于和所述像元输出电路相连接;
所述第二开关件的第一端用于接入所述第二积分时间信号,第二端用于和所述像元输出电路相连接;
所述行控制电路和所述列控制电路用于分别向所述高清区域像元中与电路输入的均为有效信号的行积分使能信号以及列积分使能信号,使得所述第一开关件闭合,所述像元输出电路通过所述第一开关件接入所述第一积分时间信号;
所述行控制电路和所述列控制电路用于分别向所述非高清区域像元中与电路的输入至少有一个为无效信号的行积分使能信号和列积分使能信号,使得所述第二开关件闭合,所述像元输出电路通过所述第二开关件接入所述第二积分时间信号。
可选地,包括所述控制电路包括逻辑时序电路;所述逻辑时序电路包括积分时间控制电路和SRAM写电路;
每个所述像元中包括积分控制开关键、运放、电容、敏感元件、直流电源、接地端、第一电压开关件、第二电压开关件以及SRAM存储器;
所述逻辑时序电路用于向所述积分控制开关输入积分时间信号,所述积分控制开关根据所述积分时间信号中包含的积分时长周期性的断开和闭合;所述积分控制开关的第一端、所述电容的第一端以及所述敏感元件的第一端均与所述运放的第一输入端相连接,所述积分控制开关的第二端和所述电容的第二端均与所述运放的输出端相连接;所述敏感元件的第二端和接地;
所述SRAM写电路,用于向各个所述像元中所述SRAM存储器的输入端输入SRAM写信号;所述SRAM存储器的输出端用于和所述第一电压开关件以及所述第二电压开关件相连;所述第一电压开关件的第一端和所述直流电源相连接,第二端和所述运放的第二输入端相连接;所述第二电压开关件的第一端接地,第二端和所述运放的第二输入端相连接;
当所述SRAM存储器被输入的所述SRAM写信号为高电平信号时,所述运放的第二输入端通过所述第四开关件接通所述直流电源,所述像元不工作;当所述SRAM存储器被输入的所述SRAM写信号为低电平信号时,所述运放的第二输入端通过所述第五开关件接地,所述像元工作。
本申请中提供红外探测器的成像控制方法中,根据各个像元两次输出的感应电信号的差值,确定出感应外界输入信号产生动态变化的像元,并由此划定需要关注的局部区域对应的高清区域像元和不需要关注的非高清区域像元,再对非高清区域像元和高清区域像元输入不同的控制信号,使得非高清区域像元和高清区域像元的工作方式不同,最终高清区域像元输出的感应电信号生成对应的图像区域的清晰度高于非高清区域像元输出的感应电信号生成对应的图像区域的清晰度;也即是说,通过区别化控制高清区域像元和非高清区域像元成像,可使得获得的红外图像中,需要关注的局部图像区域能够从不需要关注的图像区域中突显出来,有利于红外图像的监测效率,并及时发现动态监测目标。
本申请还提供了一种红外探测器的成像控制装置和红外探测器的控制电路,具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的红外探测器的感应成像控制方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的红外探测器中像元结构示意图;
图3为本申请实施例提供的高清区域像元和非高清区域像元工作过程示意图;
图4为本申请实施例提供的红外探测器的感应成像控制装置的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的红外探测器的控制电路结构示意图;
图6为本申请实施例提供的单个像元的电路结构示意图;
图7为本申请实施例提供的另一单个像元的电路结构示意图;
图8为本申请实施例提供的另一单个像元的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中
的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,图1为本申请实施例提供的红外探测器的感应成像控制方法的流程示意图。
S11:采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号。
S12:对各个像元在输出当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值。
S13:将包含信号差值大于预设差值阈值对应的像元设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元。
一般情况下,在红外探测器探测的红外图像中,需要重点关注的局部区域往往是图像中产生动态变化的区域。相应地,产生动态变化的局部区域对应的像元输出的感应电信号也是动态变化的,由此,可以将像元两次输出的感应电信号的差值作为判断该像元是否为需要重点关注的局部区域的依据。
可选地,在每次设定高清区域像元和非高清区域像元之后,可以每间隔预设时间段,根据对各个像元在输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值的步骤,重新设定高清区域像元和非高清区域像元。
也即是说在预设时间段内高清区域像元和非高清区域像元是固定不变的,避免频繁变更高清区域像元,简化控制过程。另外该历史感应电信号可以是上一次设定高清区域像元之后,像元在该预设时间段内输出的感应电信号,具体的输出时间,可以根据实际需要设定,对此本申请不做具体限制。
S14:分别向高清区域像元和非高清区域像元输入不同控制信号,使得高清区域像元输出的感应电信号和非高清区域像元输出的感应电信号产生差异。
其中,根据各个像元输出的感应电信号生成的红外图像中,高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
具体地,在实际应用过程中,例如,可以是独立控制各个像元中非高清区域像元不工作而高清区域像元工作、或者控制高清区域像元的积分时长大于非高清区域像元积分时长等等,使得高清区域像元和非高清区域像元的积分时长、是否工作的状态等等产生差异,以实现高清区域像元对应生成清晰图像区域而非高清区域像元对应形成模糊图像区域,进而实现需要关注的局部区域突出显示的效果。
综上所述,本申请中通过对于同一个像元相邻两次输出的感应电信号的差值确定出需要关注的局部区域对应的高清区域像元,并且通过差异化控制高清区域像元和非高清区域像元,使得两种像元按照不同的工作模式工作,进而使得高清区域像元对应的成像区域成像效果更为清晰,有利于用户通过红外图像及时的发现图像存在异常情况的区域,提高红外图像的监测效果。
如前所述,本申请中需要将红外感应焦平面上各个像元做高清区域像元和非高清区域像元的划分。在本申请的另一实施例中,对高清区域像元和非高清区域像元划分的过程如下:
S21:获得各个像元对应的当前感应电信号和历史感应电信号的信号差值。
S22:获得基本高清区域中各个像元的最大横坐标值Xmax、最小横坐标值Xmin、最大纵坐标值Ymax以及最小纵坐标值Ymin。
S23:以第Xmax+n行像元为行上边界,第Xmin-n行像元为行下边界,第Ymax+m列像元为列右边界,以及第Ymin-m列像元为列左边界划定的高清区域窗口,并将高清区域窗口中的像元设定高清区域像元。
需要说明的是,在确定需要重点关注的局部区域对应的高清像元时,可以划定高清区域窗口,该高清区域窗口的面积覆盖所有的感应电信号差值大于预设差值阈值的像元所形成的区域的面积。
进一步地,在实际应用中感应电信号差值大于预设差值阈值的像元可能集中分布在一个小区域范围内,也可能分散的分布于整个像元焦平面上多个位置处,为了避免高清区域窗口中存在大面积无需关注的像元。为此,在进行高清区域窗口划分时,先将感应电信号差值大于预设差值阈值对应的像元中,彼此相邻的多个像元划定为同一个基本高清区域中,而不相邻的像元划分到不同的基本高清区域中,再对每个基本高清区域向外扩大,形成覆盖且面积大于基本高清区域面积的高清区域窗口。
如图2所示,图2中划定了一个矩形的高清区域窗口,具体地先根据基本高清区域2中的像元坐标确定整个基本高清区域2中像元的最大横坐标值Xmax、最小横坐标值Xmin、最大纵坐标值Ymax、最小纵坐标值Ymin;在以最大横坐标值Xmax和最小横坐标值Xmin分别向上和向下平移n行确定的第Xmax+n行的像元和第Xmin-n行的像元作为矩形的上下边界图2中n等于1,同理按照同样的方式,可以确定第Ymax+m列的像元为列右边界,以及第Ymin-m列的像元为列左边界,图2中m等于2,由此即可确定出矩形的高清区域窗口3,那么整个红外成像焦平面的各个像元1中,位于高清区域窗口3之内的所有像元均为高清区域像元10,位于高清区域窗口3之外的像元则为非高清区域像元11,当然在实际应用中m和n的取值并不做具体限定,只要取正整数即可。
但是在实际应用中,对高清区域窗口的划定并不局限于为矩形,也可以是以基本高清区域的几何中心为圆心的圆形,还可以基于基本高清区域形状划定的椭圆形、多边形、甚至不规则形状等等,都能够实现本申请的技术方案,只要保证基本高清区域完全覆盖在内,且基本高清区域周边一定范围内的像元也包含在高清区域窗口内即可,对于划定高清区域窗口的具体方式本申请中不做具体限制。
基于上述论述,下面将以具体实施例对本申请中如何差异化控制高清区域像元和非高清区域像元的工作进行详细论述。
在本申请的一种可选地实施例中,红外探测器的感应成像控制方法的过程具体可以包括:
S31:根据各个像元对应的当前感应电信号和历史感应电信号的信号差值,划分高清区域像元和非高清区域像元。
S32:向高清区域像元输入包含第一积分时长的第一积分时间信号。
S33:向非高清区域像元的像元输入包含第二积分时长的第二积分时间信号。
具体地,对于各个像元而言,其积分时长直接影响单个像元输出信号的成像清晰度,由此可以将高清区域像元和非高清区域像元设定不同的积分时长,使得高清区域像元输出的感应电信号生成的图像清晰度更高。
为了高清区域像元生成的图像区域能够更为突出,第一积分时长可以设置偏大而第二积分时长可以接近于0,使得第一积分时长和第二积分时长之间差值不小于预设时长阈值,进而使得非高清区域像元输出的感应电信号生成的图像区域仅仅只是一片较为模糊的影像,而高清区域像元输出的信号则可以清晰成像,进而使得高清区域像元生成的图像区域突出显示。
在本申请的另一可选地实施例中,红外探测器的感应成像控制方法的过程具体可以包括:
S41:根据各个像元对应的当前感应电信号和上一次输出的历史感应电信号的信号差值,划分高清区域像元和非高清区域像元。
S42:选取非高清区域像元中的离散且均匀分布的多个特定像元。
S43:向特定像元和高清区域像元输入工作成像控制指令。
S44:向非高清区域像元中除特定像元之外的像元输入不工作成像控制指令。
相应地,整个高清区域像元即可全部输出感应电信号而非高清区域像元则仅仅部分输出感应电信号,进而实现对所述高清区域像元输出感应电信号的全采样和所述非高清区域像元输出感应电信号的降采样。
如图2所示,在非高清区域像元11中选取若干个离散均匀分布的特定像元110,该非高清区域像元11中的特定像元110和高清区域像元10均正常工作,感应探测的外部信号并输出感应电信号;而非高清区域像元11中的非特定像元111中则不工作,也即是不输出感应电信号。
因为每个像元输出的感应电信号在生成的图像仅仅占据一个像素点的面积,且非高清区域像元11中的特定像元110是离散分布的,也即是说非高清区域像元11成像的像素点也是不连续的,而单个像素点的图像人眼一般难以识别,也就相当于非高清区域像元11在人眼视觉内不成像,进而在保证非高清区域像元11监测到的外界动态变化信息不被遗漏的情况下,突出显示高清区域像元10成像的画面,并且因为大量的非高清区域像元11并不工作成像,进而在很大程度上减少了像元工作的耗能。
另外,因为各个特定像元110是离散分布的,如果某一特定像元110中出现当前输出的感应电信号相对于历史感应电信号的信号差值大于预设差值阈值时,则说明确定该特定像元110感应的外界信号出现动态变化,此时,在划定高清区域窗口时,在将非特定像元111忽略的情况下,确定出信号差值大于预设差值阈值对应的多个特定像元是否相邻的情况,进而划分出新的高清区域窗口3,对此不再详细赘述。
进一步地,为了简化控制过程,在高清区域窗口固定不变的时间段内,非高清区域像元11中的特定像元110也可以是固定不变的,避免频繁变换特定像元110的位置,导致控制过程复杂化,但本申请中并不排除频繁变更特定像元110的技术方案。
在本申请的另一可选地实施例中,红外探测器的感应成像控制方法的过程具体可以包括:
S51:根据各个像元对应的当前感应电信号和历史感应电信号的信号差值,划分高清区域像元和非高清区域像元。
S52:向高清区域像元输入感应成像的第一帧频控制信号,以控制高清区域像元以第一帧频输出感应电信号。
S53:向非高清区域像元输入感应成像的第二帧频控制信号,以控制非高清区域像元以第二帧频输出感应电信号。
其中,第一帧频和第二帧频分别为高清区域像元和非高清区域像元输出感应电信号的频率,第一帧频是第二帧频的M倍,M大于等于2。
以M=4为例,如图3所示,可以每四个非高清区域像元划分为一个像元单元,当高清区域像元输出第一帧红外图像对应的感应电信号时,该像元单元中仅仅第一个非高清区域像元输出感应电信号,当高清区域像元输出第二帧红外图像对应的感应电信号时,该像元单元中仅仅第二个非高清区域像元输出感应电信号;以此类推,在高清区域像元正常输出感应电信号时,每个像元单元中各个非高清区域像元以轮询的方式逐个输出感应电信号,每轮询完一次,高清区域像元输出四次感应电信号,而各个非高清区域像元仅仅输出一次感应电信号。
综上所述,上述各个实施例分别以控制高清区域像元和非高清区域像元的积分时长不同、控制非高清区域像元降采样而高清区域全采样、以及控制高清区域像元和非高清区域像元的帧频不同实现高清区域和非高清区域像元输出的感应电信号产生差异,使得需关注的局部区域图像相对于其他区域突出显示。但是在实际应用中,可以将控制积分时长和控制非高清区域降采样相结合,或者是控制积分时长和控制帧频不同进行结合。例如,在控制非高清区域像元工作的帧频低于高清区域像元的帧频时,也可以同时使得非高清区域像元的积分时长小于高清区域像元的积分时长,对此本申请中不一一列举。
下面对本发明实施例提供的红外探测器的感应成像控制装置进行介绍,下文描述的红外探测器的感应成像控制装置与上文描述的红外探测器的感应成像控制方法可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的红外探测器的感应成像控制装置的结构框图,参照图4的红外探测器的感应成像控制装置可以包括:
采集信号模块100,用于采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号;
差值运算模块200,用于对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值;
像元设定模块300,用于将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元;
信号输入模块400,用于分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
本实施例的红外探测器的感应成像控制装置用于实现前述的红外探测器的感应成像控制方法,因此红外探测器的感应成像控制装置中的具体实施方式可见前文中的红外探测器的感应成像控制方法的实施例部分,在此不再赘述。
本申请中还提供了一种红外探测器的控制电路的实施例,具体地,本实施例中的红外探测器的控制电路,具体可以包括:
组成红外成像焦平面的多个像元,和各个像元相连接的控制电路;
其中,各个像元包括高清区域像元和非高清区域像元;
控制电路用于向高清区域像元和非高清区域像元分别输入不同的控制信号,使得高清区域像元输出的感应电信号和非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;
其中,根据各个像元输出的感应电信号生成的红外图像中,高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
具体地,本实施例中的控制电路在对各个像元进行控制时,可以分别独立的向各个像元发送控制信号。那么在基于需要重点关注的局部区域确定出高清区域像元和非高清区域像元后,即可控制高清区域像元和非高清区域像元输出的感应电信号生成的图像存在差异,进而使得需关注的局部区域的图像突出显示有利于用户及时发现红外检测图像的变化,提高监测效果。
在本申请的一种可选地实施例中,如图5和图6所示,图5为本申请实施例提供的红外探测器的电路结构示意图,图6为本申请实施例提供的单个像元的电路结构示意图,本实施例中的控制电路具体可以包括:
行控制电路42,列控制电路41以及积分时间控制电路431。
行控制电路42用于向同一行的像元输出行积分使能信号;
列控制电路41用于向同一列的像元输出列积分使能信号;
积分时间控制电路431,用于向各个像元输出第一积分时间信号T1和第二积分时间信号T2,第一积分时间信号T1中的积分时长大于第二积分时间信号T2中的积分时长;
每个像元中包括与电路AND、第一开关件S1、第二开关件S2和像元输出电路12;
与电路AND的第一输入端用于接入行积分使能信号,第二输入端用于接入列积分使能信号,输出端用于和第一开关件S1以及第二开关件S2相连;
第一开关件S1的第一端用于接入第一积分时间信号T1,第二端用于和像元输出电路12相连接;
第二开关件S2的第一端用于接入第二积分时间信号T2,第二端用于和像元输出电路12相连接;
高清区域像元中与电路AND的第一输入端输入的行积分使能信号以及第二输入端输入的列积分势能信号均为有效信号,第一开关件S1闭合,像元输出电路12通过第一开关件接入第一积分时间信号T1;
非高清区域像元中与电路AND的第一输入端输入和第二输入端中至少输入一个无效信号,第二开关件S2闭合像元输出电路通过第二开关件接入第二积分时间信号T2;
第一积分时间信号T1包含的第一积分时长大于第二积分时间信号T2包含的第二积分时长,第一积分时长和第二积分时长的差值不小于预设时长阈值。
参考图6,在各个像元探测外界输入的信号感应输出感应电信号时,需要积分时间控制电路431输入积分时间信号。在传统的红外探测器中,积分时间控制电路仅仅只输入一路积分时间信号,该积分时间信号为方波脉冲信号,当积分时间控制电路输入的积分时间信号处于高电平时,像元对探测采集的外界信号进行积分,当积分时间控制电路输入的积分时间信号由高电平变为低电平时,像元输出感应电信号。而积分时间信号的脉冲宽度,也即是积分时长,该积分时长直接影响像元输出的感应电信号生成图像的清晰度。
本实施例中为了控制高清区域像元和非高清区域像元可以按照不同的积分时长工作,对每个像元中均输入第一积分时间信号和第二积分时间信号这两路信号;在通过行控制电路42和列控制电路41实现各个像元对两路积分时间信号的独立选择。具体地,行控制电路42在对各个像元进行控制时,只能对同一行像元输入相同的控制信号而不同行像元之间的控制信号互不影响;同理,而列控制电路41则也只能对同一列像元输入相同的控制信号,不同列像元的控制信号互不影响;再通过与电路接收到的行积分使能信号和列积分使能信号,确定是闭合第一开关件S1还是闭合第二开关件S2,相应地确定像元是按照第一积分时间信号T1工作还是按照第二积分时间信号T2工作。
类似于平面直角坐标系中,知道一个横坐标和一个纵坐标即可确定一个坐标点类似,当行控制电路42向某一行像元输入有效的行积分使能信号,列控制电路42向某一列像元输入有效的列积分使能信号,即可使得该行和该列交叉点的像元按照第一积分时间信号T1工作。具体地,对于有效的行积分使能信号和列积分使能信号,可以都是高电平信号,而无效的行积分使能信号和列积分使能信号,可以都是低电平信号,当然,本实施例中也并不排除其他的信号形式。
在本申请的另一可选地实施例中,参考图5和图7,图7为本申请另一实施例提供的单个像元的电路结构示意图,控制电路具体可以包括:
逻辑时序电路43;逻辑时序电路43包括积分时间控制电路431和SRAM写电路432;
每个像元中包括积分控制开关键S3、运放OP、电容C、敏感元件SI、直流电源VDD、接地端GND、第一电压开关件S4、第二电压开关件S5以及SRAM存储器;
逻辑时序电路43用于向积分控制开关S3输入积分时间信号,积分控制开关S3根据积分时间信号中包含的积分时长周期性的断开和闭合;
积分控制开关S3的第一端、电容C的第一端以及敏感元件SI的第一端均与运放OP的第一输入端相连接,积分控制开关的第二端和电容的第二端均与运放OP的输出端相连接;敏感元件SI的第二端和接地;
SRAM写电路432,用于向各个像元中SRAM存储器的输入端输入SRAM写信号;SRAM存储器的输出端用于和第一电压开关件S4以及第二电压开关件S5相连;第一电压开关件S4的第一端和直流电源VDD相连接,第二端和运放OP的第二输入端相连接;第二电压开关件S5的第一端接地,第二端和运放OP的第二输入端相连接;
当SRAM存储器被输入的SRAM写信号为高电平信号时,运放的第二输入端通过第一电压开关件S4接通直流电源VDD,像元不工作;当SRAM存储器被输入的SRAM写信号为低电平信号时,运放的第二输入端通过第二电压开关件S5接地,像元工作。
具体地,如图5所示,输入像元的积分时间信号为高电平时,积分控制开关键S3断开,若运放OP的第二输入端接入直流电源VDD的高电平,则敏感元件SI感应到外界信号而产生的电信号被运放OP放大,并由运放OP的输出端输出;而当运放OP的第二输入端接入的为接地端,也即是接入低电平,则运放OP不工作,像元不输出信号。
由此可见,本实施例中可以通过控制运放OP的第二输入端接入的是直流电源还是接地端,决定像元是否工作。而SRAM写电路可以向SRAM存储器中写入1或0的数据;当SRAM存储器接收到的SRAM写信号为高电平信号时,SRAM存储器中写入数据1,第一电压开关件S4闭合,运放OP的第二输入端接入直流电源;当SRAM存储器接收到的SRAM写信号为低电平信号时,SRAM存储器中写入数据0,第二电压开关件S5闭合,运放OP的第二输入端接入接地端。
SRAM写电路432在对所有的像元中的SRAM存储器写入数据时,可以向所有像元输出和像元数量相同的比特数的字符串,每个像元中的SRAM存储器写入该字符串中的一个比特数据,进而实现每个像元是否工作的独立控制。
进一步地,SRAM写电路432在向各个像元中的SRAM写信号时,可以根据实际需要,设定SRAM写信号是高电平还是低电平。
与上述的红外探测器的感应成像控制方法的实施例相对应,本申请中可以SRAM写电路432向高清区域像元以及非高清区域像元中的特定像元输入的SRAM写信号为高电平信号,而向非高清区域像元中除特定像元之外的像元输入的SRAM写信号为低电平信号,使得高清区域像元和非高清区域像元中的特定像元正常工作,而非高清区域像元中除特定像元之外的像元不工作;
SRAM写电路432向高清区域像元输入的SRAM写信号为高电平信号;而向非高清区域像元中输入SRAM写信号的则是以轮询的方式向多个非高清区域像元输入高电平信号,实现非高清区域像元输出感应电信号的帧频是高清区域像元输出感应电信号的帧频的M倍。
进一步地,上述实施例中分别介绍了通过控制像元的积分时长和控制像元是否工作的技术方案,如图8所示,图8为本申请实施例提供的另一单个像元的电路结构示意图,在实际应用过程中上述图6和图7的电路可以相结合,在上述图5和图8的电路图中,均可以实现单个像元的积分时长以及是否工作的独立控制。在差异化控制非高清区域像元和高清区域像元工作时,可以通过如图8所示的电路,使得高清区域像元的积分时长大于非高清区域像元的积分时长,且高清区域像元的帧频也大于非高清区域像元的帧频,具体地控制方式,可以根据实际应用需要控制,控制原理和上述两个实施例相同,在此不再赘述。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,包括:
采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号;
对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值;
将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元;
分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;
其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
2.根据权利要求1所述的红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元的设定为高清区域像元,包括:
将所述信号差值大于所述预设差值阈值对应的像元中,彼此相邻的像元连成的区域设定为基本高清区域;
获得所述基本高清区域中各个像元的最大横坐标值Xmax、最小横坐标值Xmin、最大纵坐标值Ymax以及最小纵坐标值Ymin;
以第Xmax+n行像元为行上边界,第Xmin-n行像元为行下边界,第Ymax+m列像元为列右边界,以及第Ymin-m列像元为列左边界划定的高清区域窗口,并将所述高清区域窗口中的像元设定所述高清区域像元。
3.根据权利要求1所述的红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,在设定所述高清区域像元和所述非高清区域像元之后,每间隔预设时间段,基于所述对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值的步骤,重新设定高清区域像元和非高清区域像元。
4.根据权利要求1所述的红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
向所述高清区域像元输入包含第一积分时长的第一积分时间信号;
向所述非高清区域像元的像元输入包含第二积分时长的第二积分时间信号,其中所述第一积分时长大于所述第二积分时长,且所述第一积分时长和所述第二积分时长的差值不小于预设时长阈值。
5.根据权利要求1所述的红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
选取所述非高清区域像元中的离散且均匀分布的多个特定像元;
向所述特定像元和所述高清区域像元输入工作成像控制指令;
向所述非高清区域像元中除所述特定像元之外的像元输入不工作成像控制指令,以实现对所述高清区域像元输出感应电信号的全采样和所述非高清区域像元输出感应电信号的降采样。
6.根据权利要求1所述的红外探测器的感应成像控制方法,其特征在于,分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,包括:
向所述高清区域像元输入感应成像的第一帧频控制信号,以控制各个所述高清区域像元以第一帧频输出感应电信号;
向所述非高清区域像元输入感应成像的第二帧频控制信号,以控制各个所述非高清区域像元以第二帧频输出感应电信号,其中,所述第一帧频和所述第二帧频分别为所述高清区域像元和所述非高清区域像元输出感应电信号的频率,所述第一帧频是所述第二帧频的M倍,M大于等于2。
7.一种红外探测器的感应成像控制装置,其特征在于,包括:
采集信号模块,用于采集红外成像焦平面上各个像元输出的当前感应电信号;
差值运算模块,用于对各个所述像元在输出所述当前感应电信号之前输出的历史感应电信号与所述当前感应电信号进行作差运算,获得信号差值;
像元设定模块,用于将包含所述信号差值大于预设差值阈值对应的像元的设定为高清区域像元,剩余像元设定为非高清区域像元;
信号输入模块,用于分别向所述高清区域像元和所述非高清区域像元输入不同控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
8.一种红外探测器的控制电路,其特征在于,包括组成红外成像焦平面的多个像元,和各个所述像元相连接的控制电路;
其中,各个所述像元包括高清区域像元和非高清区域像元;
所述控制电路用于向所述高清区域像元和所述非高清区域像元分别输入不同的控制信号,使得所述高清区域像元输出的感应电信号和所述非高清区域像元输出的感应电信号产生差异;
其中,根据各个所述像元输出的感应电信号生成的红外图像中,所述高清区域像元对应的成像区域图像清晰度大于所述非高清区域像元对应的成像区域图像清晰度。
9.如权利要求8所述的红外探测器的控制电路,其特征在于,所述控制电路包括行控制电路,列控制电路以及积分时间控制电路;
所述行控制电路用于向同一行的像元输出行积分使能信号;所述列控制电路用于向同一列的像元输出列积分使能信号;
所述积分时间控制电路,用于向各个所述像元输出第一积分时间信号和第二积分时间信号,所述第一积分时间信号包含的第一积分时长大于所述第二积分时间信号包含的第二积分时长,且所述积分时长和所述积分时长的差值大于预设时长阈值;
每个所述像元中包括与电路、第一开关件、第二开关件和像元输出电路;所述与电路的第一输入端用于接入所述行积分使能信号,第二输入端用于接入所述列积分使能信号,输出端用于和所述第一开关件以及所述第二开关件相连;所述第一开关件的第一端用于接入所述第一积分时间信号,第二端用于和所述像元输出电路相连接;所述第二开关件的第一端用于接入所述第二积分时间信号,第二端用于和所述像元输出电路相连接;
所述行控制电路和所述列控制电路用于分别向所述高清区域像元中与电路输入的均为有效信号的行积分使能信号以及列积分使能信号,使得所述第一开关件闭合,所述像元输出电路通过所述第一开关件接入所述第一积分时间信号;所述行控制电路和所述列控制电路用于分别向所述非高清区域像元中与电路的输入至少有一个为无效信号的行积分使能信号和列积分使能信号,使得所述第二开关件闭合,所述像元输出电路通过所述第二开关件接入所述第二积分时间信号。
10.如权利要求8所述的红外探测器的控制电路,其特征在于,所述控制电路包括逻辑时序电路;所述逻辑时序电路包括积分时间控制电路和SRAM写电路;
每个所述像元中包括积分控制开关键、运放、电容、敏感元件、直流电源、接地端、第一电压开关件、第二电压开关件以及SRAM存储器;
所述逻辑时序电路用于向所述积分控制开关输入积分时间信号,所述积分控制开关根据所述积分时间信号中包含的积分时长周期性的断开和闭合;所述积分控制开关的第一端、所述电容的第一端以及所述敏感元件的第一端均与所述运放的第一输入端相连接,所述积分控制开关的第二端和所述电容的第二端均与所述运放的输出端相连接;所述敏感元件的第二端和接地;
所述SRAM写电路,用于向各个所述像元中所述SRAM存储器的输入端输入SRAM写信号;所述SRAM存储器的输出端用于和所述第一电压开关件以及所述第二电压开关件相连;所述第一电压开关件的第一端和所述直流电源相连接,第二端和所述运放的第二输入端相连接;所述第二电压开关件的第一端接地,第二端和所述运放的第二输入端相连接;
当所述SRAM存储器被输入的所述SRAM写信号为高电平信号时,所述运放的第二输入端通过所述第一电压开关件接通所述直流电源,所述像元不工作;当所述SRAM存储器被输入的所述SRAM写信号为低电平信号时,所述运放的第二输入端通过所述第二电压开关件接地,所述像元工作。
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