CN113063503A - 一种基于探测器的高温目标检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于探测器的高温目标检测方法及装置，涉及红外热成像设备技术领域。其中，基于探测器的高温目标检测方法包括：当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测所述探测器内的像素；若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；若检测到单向饱和像素，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

Description

一种基于探测器的高温目标检测方法及装置

技术领域

本申请涉及红外热成像设备技术领域，具体涉及一种基于探测器的高温目标检测方法及装置。

背景技术

红外热成像设备在使用过程中，如果长时间面对极高温的物体(如太阳)，将会导致红外探测器被高温灼伤，进而导致设备的材料发生相变，产生无法恢复的坏点、坏块、图像伪影等影响，进而使得设备无法再正常使用。

针对上述问题，现有的主要解决思路是：通过一定手段检测红外设备是否正在面对极高温的物体，再通过滤光、遮挡等手段对红外设备进行保护；除此之外也有通过改良探测器MEMS(Microelectro Mechanical Systems，微机电系统)结构散热，防止其被高温烧毁，但这种方法会增加MEMS的结构复杂度，影响探测器生产的良率、灵敏度等。现有的检测手段主要有：检测输出是否饱和，但实际使用中会存在一些使得输出饱和却不至于灼伤探测器的情况，因此检测饱和的手段存在虚警的风险；除此之外也有图像算法检测，在图像中识别到如太阳之类的圆形目标后触发保护，但这种方法增加了后端算法的复杂度。因此亟需一种基于探测器层面的高温目标检测方法。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本申请实施例提出了一种基于探测器的高温目标检测方法及装置，以解决现有技术中存在的检测手段存在虚警风险、对后端算法要求高等问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种基于探测器的高温目标检测方法，包括：

当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测所述探测器内的像素；

若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

若检测到单向饱和像素，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；

若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

在一些实施例中，所述执行像素偏移校正，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素的偏移值来调整所述探测器的像素输出值。

在一些实施例中，所述方法具体包括：通过调节施加在所述单向饱和像素上的偏压或者电流调节所述单向饱和像素的偏移值。

在一些实施例中，所述执行增益调整操作，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素输出时的增益来调整所述探测器的像素输出值。

在一些实施例中，所述方法具体包括：将所述单向饱和像素输出时的增益值降低为典型值的一部分。

在一些实施例中，所述保护机制具体包括：启动挡片保护、转头、滤光中的一种或多种。

在一些实施例中，所述方法还包括：经过预设保护时间后，解除所述保护机制。

在一些实施例中，所述方法还包括：启动过饱和判断，若探测器的像素输出值仍持续处于过饱和状态，延长所述保护时间。

在一些实施例中，启动过饱和判断具体包括：通过执行偏移校正或者增益调整操作后，继续判断所述探测器的像素饱和程度，若是高饱和程度则是过饱和状态；若是低饱和程度则不是过饱和状态。

本申请实施例的第二方面提供了一种基于探测器的高温目标检测装置，包括：

像素检测模块，用于当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测探测器内的像素；

单向像素检测模块，若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

单向饱和像素检测模块，若检测到单向饱和像素时，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；

保护机制启动模块，用于若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：

存储器以及一个或多个处理器；

其中，所述存储器与所述一个或多个处理器通信连接，所述存储器中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，所述电子设备用于实现如前述各实施例所述的方法。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被计算装置执行时，可用来实现如前述各实施例所述的方法。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，可用来实现如前述各实施例所述的方法。

本公开实施例，当检测探测器的像素值达到预设饱和值时，检测所述探测器的像素值，包括单向像素和单向饱和像素，对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作，若所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制；不仅只针对存在风险的像素进行检测，降低虚警风险，不影响阵列其他像素的读出，同时对后端算法的要求低，使用方便快捷，用户体验良好。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本申请的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本申请进行任何限制，在附图中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种基于探测器的高温目标检测方法流程图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种基于探测器的高温目标检测装置结构示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。

参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。

红外热成像设备在使用过程中，如果长时间面对极高温的物体(如太阳)，将会导致红外探测器被高温灼伤，进而导致设备的材料发生相变，产生无法恢复的坏点、坏块、图像伪影等影响，进而使得设备无法再正常使用。

针对上述问题，现有的主要解决思路是：通过一定手段检测红外设备是否正在面对极高温的物体，再通过滤光、遮挡等手段对红外设备进行保护；除此之外也有通过改良探测器MEMS(Microelectro Mechanical Systems，微机电系统)结构散热，防止其被高温烧毁，但这种方法会增加MEMS的结构复杂度，影响探测器生产的良率、灵敏度等。现有的检测手段主要有：检测输出是否饱和，但实际使用中会存在一些使得输出饱和却不至于灼伤探测器的情况，因此检测饱和的手段存在虚警的风险；除此之外也有图像算法检测，在图像中识别到如太阳之类的圆形目标后触发保护，但这种方法增加了后端算法的复杂度。

针对传统的检测手段存在虚警风险、对后端算法要求高的问题，本申请实施例提出了一种基于探测器的高温目标检测方法，具有虚警风险低、只对风险像素操作，不影响其他像素，同时对后端算法的要求低的优点；具体如图1所示，包括:

S101、当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测探测器内的像素；

S102、若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

S103、若检测到单向饱和像素时，则执行偏移校正或者增益调整操作；

S104、若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制；

S105、在到达预设保护时间后，解除保护机制，再次进行过饱和判断，若像素仍处于过饱和，则延长保护时间。

在一些实施例中，所述执行像素偏移校正，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素的偏移值来调整所述探测器的像素输出值。

在一些实施例中，所述方法具体包括：通过调节施加在所述单向饱和像素上的偏压或者电流调节所述单向饱和像素的偏移值。

在一些实施例中，所述执行增益调整操作，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素输出时的增益来调整所述探测器的像素输出值。

在一些实施例中，所述方法具体包括：将所述单向饱和像素输出时的增益值降低为典型值的一部分。

在一些实施例中，所述保护机制具体包括：启动挡片保护、转头、滤光中的一种或多种。

在一些实施例中，所述方法还包括：经过预设保护时间后，解除所述保护机制。

在一些实施例中，所述方法还包括：启动过饱和判断，若探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，延长所述保护时间。具体地，延长保护时间可以通过手动设定，也可以根据相关算法设定，例如根据过饱和的次数、等比例增加或者指数增加延长的时间等。

在一些实施例中，启动过饱和状态具体包括：通过执行偏移校正或者增益调整操作后，继续判断所述探测器的像素饱和程度，若是高饱和程度则是过饱和状态；若是低饱和程度则不是过饱和状态。

具体地，假设电路读出的范围为0-DR，当探测器面对极高温物体存在高温灼烧的风险时，其面对高温物体的像素输出值达到读出电路的饱和值DR，或者，根据电路设计的不同，也可能是另一个方向的饱和值，即其面对高温物体的像素输出值达到读出电路的饱和值0。

具体地，可以通过片内/片外的算法检测到单向饱和像素，并记录单向饱和标志位Bf(i,j)＝1。

对于单向饱和像素，根据单项饱和标志位判断其是否连续预设数量的帧都在饱和状态；如果不是，则该像素继续正常读出；如果是，则启动过饱和判断；若是过饱和状态，则启动保护机制；若不是过饱和状态，则退出饱和状态。进一步地，通过执行偏移校正或者增益调整操作后，继续判断所述探测器的像素饱和程度，若是高饱和程度则是过饱和状态；若是低饱和程度则不是过饱和状态。

对于单向饱和像素，进行偏移校正或者增益调整，若依然连续饱和预设数量的帧，则启动保护机制。

更具体地，单向饱和指的是该像素在一定时间内往同一个方向饱和(根据电路设计的不同，可能是往高饱和或者往低饱和)；饱和就是指像素输出达到最大或最小值；过饱和指的是连续处于饱和程度较大的情况，因为电路的输出是有范围限制的，有可能出现这样的情况:面对80℃的目标时，输出已经饱和(达到输出上限)，但这种情况并不会损伤材料，通过降低电路的增益，就可以退出饱和状态，而面对300℃的目标时，这样的高温会损伤材料，这时远远超过电路的输出范围，即使通过降低增益，也无法退出饱和状态，即为过饱和。

进一步地，执行偏移校正具体为:

假设电路读出的范围为0-DR，当检测到探测器中有像素达到饱和值DR时，单独调节该像素的偏移值，使得像素输出值向下偏移预设值(例如为DR/2、DR/4、3DR/4等)，其中，调节方法可以为调节施加在像素上的偏压或者电流；

如果此时该像素的输出值依然饱和，则判断该像素为过单向饱和像素，则需要启动保护机制。

具体地，如果该像素的输出值是达到饱和值DR(或者略超过饱和值DR)那么通过上述手段调整电路输出的偏移量后(假设调整了DR/2)，则电路的输出就会变为DR(或者略超过DR)-DR/2＝DR/2(略超过DR/2，但小于DR)，即通过偏移校正使得该像素的输出变为了非饱和状态；而如果该像素的理论输出值远超过饱和值DR,但因为电路输出范围的限制最终输出为DR，那么即使调整电路输出的偏移量，也无法将该像素的输出从饱和状态调整为未饱和状态。因此，通过偏移校正的手段可以判断像素是否处于过饱和状态。

进一步地，增益调整具体为：

当发现有像素达到饱和值DR时，单独调节该像素读出时的增益，可以选择将增益降为典型值的一部分，例如降为典型值的1/2，1/3或其他可调整的值，如果此时像素的输出依然饱和，则判断该像素为过单向饱和像素，需要启动保护机制。

具体地：设电路读出的动态范围为0-DR，其读出中点为DR/2，则一般读出的最终结果为DR/2+前端信号*增益；当电路处于典型增益情况下，若该像素的输出刚好达到饱和值DR(或略超过DR)，此时将电路的增益降为典型增益的1/2，则输出变为3DR/4(或略超过3DR/4但小于DR)，而如果该像素的输出远超过饱和值DR，即使调整电路的增益，也无法将该像素的输出从饱和状态调整为未饱和状态。因此，通过增益调整的手段可以判断像素是否处于过饱和状态。

本公开实施例中，以启动挡片保护机制为例进行说明，若挡片保护预设时间后，解除挡片保护，保持过饱和判断读出；若依然存在过饱和，则指数延迟挡片的遮挡时间，否则在预设时间后，继续检测探测器的像素输出值。

本公开实施例，当检测探测器的像素值达到预设饱和值时，检测所述探测器的像素值，包括单向像素和单向饱和像素，对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作，若所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制；不仅只针对存在风险的像素进行检测，降低虚警风险，不影响阵列其他像素的读出，同时对后端算法的要求低，使用方便快捷，用户体验良好。

本公开实施例还公开了一种基于探测器的高温目标检测装置200，具体如图2所示，包括：

像素检测模块201，用于当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测探测器内的像素；

单向像素检测模块202，若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

单向饱和像素检测模块203，若检测到单向饱和像素时，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；

保护机制启动模块204，用于若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

参考附图3，为本申请一个实施例提供的电子设备示意图。其中，该电子设备300包括：

存储器330以及一个或多个处理器310；

其中，所述存储器330与所述一个或多个处理器310通信连接，所述存储器330中存储有可被所述一个或多个处理器执行的指令332，所述指令332被所述一个或多个处理器310执行，以使所述一个或多个处理器310执行本申请前述实施例中的方法。

具体地，处理器310和存储器330可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线340连接为例。处理器310可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器310还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器330作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的级联渐进网络等。处理器310通过运行存储在存储器330中的非暂态软件程序、指令以及模块332，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理。

存储器330可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器310所创建的数据等。此外，存储器330可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器330可选包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络(比如通过通信接口320)连接至处理器310。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本申请的一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行后执行本申请前述实施例中的方法。

前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。

尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机系统配置来实践，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所本申请的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

综上所述，本申请提出了一种基于探测器的高温目标检测方法、装置、电子设备及其计算机可读存储介质。当检测探测器的像素值达到预设饱和值时，检测所述探测器的像素值，包括单向像素和单向饱和像素，对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作，若所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制；不仅只针对存在风险的像素进行检测，降低虚警风险，不影响阵列其他像素的读出，同时对后端算法的要求低，使用方便快捷，用户体验良好。

应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于探测器的高温目标检测方法，其特征在于，包括：

当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测所述探测器内的像素；

若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

若检测到单向饱和像素，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；

若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行像素偏移校正，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素的偏移值来调整所述探测器的像素输出值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：通过调节施加在所述单向饱和像素上的偏压或者电流调节所述单向饱和像素的偏移值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行增益调整操作，具体包括：通过单独调节所述单向饱和像素输出时的增益来调整所述探测器的像素输出值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：将所述单向饱和像素输出时的增益值降低为典型值的一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护机制具体包括：启动挡片保护、转头、滤光中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：经过预设保护时间后，解除所述保护机制。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：启动过饱和判断，若探测器的像素输出值仍持续处于过饱和状态，延长所述保护时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，启动过饱和判断具体包括：通过执行偏移校正或者增益调整操作后，继续判断所述探测器的像素饱和程度，若是高饱和程度则是过饱和状态；若是低饱和程度则不是过饱和状态。

10.一种基于探测器的高温目标检测装置，其特征在于，包括：

像素检测模块，用于当检测到探测器的像素输出值达到预设饱和值时，检测探测器内的像素；

单向像素检测模块，若检测到像素持续朝相同方向处于饱和状态时，所述像素为单向饱和像素；

单向饱和像素检测模块，若检测到单向饱和像素时，则对所述单向饱和像素执行偏移校正或者增益调整操作；

保护机制启动模块，用于若经过所述偏移校正或者增益调整操作后，所述探测器的像素输出值仍持续处于饱和状态，则启动保护机制。

Images