CN204465713U - 用于机柜的监视系统 - Google Patents

Abstract

提供各种监视电气设备的技术。在一些实现方式中，一种用于机柜的监视系统可以包括红外摄像机，其配置成捕获放置在机柜内部腔室中的电气设备的至少一部分的热图像。在一些实现方式中，该监视系统还包括通信接口，其配置成发送来自红外摄像机的热图像以供用户外部查看。在一些实现方式中，可以通过各种有线和无线通信技术提供热图像。在一些实现方式中，红外摄像机可以通过到机柜内的电连接器的物理耦合和/或通过电磁能量收获技术接收电能。此外提供了其他的实现方式。

Description

用于机柜的监视系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月6日申请，发明名称为“电气柜红外监视器”的美国临时专利申请No.61/621,385的权益，其完全并入本文作为参考。

本申请是2012年6月8日申请，发明名称为“低功率和小形状因子红外成像”的国际专利申请No.PCT/US2012/041744的部分连续申请，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041744要求2012年6月7日申请，发明名称为“低功率和小形状因子红外成像”的美国临时专利申请No.61/656,889的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041744要求2011年10月7日申请，发明名称为“用于红外成像设备的非均匀性校正技术”的美国临时专利申请No.61/545,056的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041744要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机封装系统和方法”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041744要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机系统架构”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041744要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机校准技术”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，其完全并入本文作为参考。

本申请是2012年6月8日申请，发明名称为“用于红外成像设备的非均匀性校正技术”的国际专利申请No.PCT/US2012/041749的部分连续申请，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041749要求2011年10月7日申请，发明名称为“用于红外成像设备的非均匀性校正技术”的美国临时专利申请No.61/545,056的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041749要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机封装系统和方法”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041749要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机系统架构”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041749要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机校准技术”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，其完全并入本文作为参考。

本申请是2012年6月8日申请，发明名称为“红外摄像机系统架构”的国际专利申请No.PCT/US2012/041739的部分连续申请，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041739要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机封装系统和方法”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041739要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机系统架构”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，其完全并入本文作为参考。

国际专利申请No.PCT/US2012/041739要求2011年6月10日申请，发明名称为“红外摄像机校准技术”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，其完全并入本文作为参考。

技术领域

本申请涉及传感器，尤其涉及用于电气柜的红外监视器。

背景技术

工厂厂房，办公室等内的配电系统通常包括许多用于容纳诸如隔离开关和断路器的开关设备的机壳(例如，电气柜)是常见的。检查开关设备对于安全来说非常重要。例如，开关设备过热是引起建筑火灾的主要原因。因此，通常要进行电气柜的定期检查和维护。

电气开关设备的检查涉及利用红外摄像机查找热的热点。但是，为安全起见，在机柜打开之前，一般必须关闭电源，因此，这项检查是一个繁琐的过程。相应地，现有技术中需要改进的电气柜热监视系统和技术。

实用新型内容

根据本公开文本的一个方面，一种用于机柜的监视系统包括：红外摄像机，其配置成捕获放置在机柜的内部腔室中的电气设备的至少一部分的热图像；以及通信接口，其配置成发送来自红外摄像机的热图像以供用户外部查看。

根据本公开文本的另一个方面，一种监视机柜内部腔室的方法包括：通过红外摄像机，捕获放置在机柜内部腔室中的电气设备的至少一部分的热图像；以及通过通信接口，发送来自红外摄像机的热图像以供用户外部查看。

根据本公开文本的另一个方面，提供一种用于电气柜的监视系统，其包括：用于接收来自电气柜内导体的电磁能的电磁耦合器；用于从电磁耦合器收获电能的能量收获电路；用于存储收获的电能并为监控系统供电的电池；以及配置成对电气柜内部进行热成像的红外摄像机。

根据本公开文本的另一个方面，提供一种监视电气柜的方法，其包括：从电气柜内的至少一个导体收获电磁能；将收获的电磁能存储在储能设备中；由储能 设备提供能量，对电器柜的内部进行热成像；以及无线地将热图像发送至远程系统。

本实用新型的保护范围由权利要求限定，其并入该部分作为参考。通过参照下面一个或多个实施方式的详细描述，将使本领域技术人员更完整地理解本实用新型的实施方式，并能知晓其额外的优势。下面将参照后附的附图页，首先对其作简要描述。

附图说明

图1示意了根据本公开文本实施方式的监视系统的示例。

图2示意了根据本公开文本实施方式的配置成在电气柜监视系统中实现的红外成像模块。

图3示意了根据本公开文本实施方式的确定NUC项的各种操作的流程图。

图4示意了根据本公开文本实施方式的监视系统的另一示例。

图5-6示意了根据本公开文本实施方式的显示系统的示意性用户界面。

通过参照下面一个或多个实施方式的详细描述，将使本领域技术人员更完整地理解本实用新型的实施方式，并能知晓其额外的优势。下面将参照后附的附图页，首先对其作简要描述。

具体实施方式

为了解决热监视技术中的缺陷，公开了一种红外摄像机，其配置成永久地与电气柜集成。以这种方式，可进行连续热监视，无需任何电气系统关机。为了提供更大的便利，红外摄像机可通过电能收集(power scavenging)技术供电，使得无需更换电池。在一些实施方式中，红外摄像机可以通过在该电能收集技术上增加，或替换为电气柜内的物理电气连接来供电。在一些实施例中，可以设置多个红外摄像机。

现在转向附图，图1示出了电气监视系统100的示例。电气柜105装有各种 电气设备，例如，电气开关设备，导体，计算机，服务器，和/或其他恰当的设备。该电气设备可包括示例的导体110。放置红外摄像机115以监视机柜105内的电气设备的热状态。例如，可安装摄像机115以利用机柜105上的观察口120对电气设备成像。以这种方式，由于通常情况下，电气柜内导体周围需要一定量的空隙，因此，摄像机115的主要部分实际位于机柜105的外部，以增强安全性和合规问题。但是，可以理解摄像机115也可以基本或全部放置在机柜105内。例如，摄像机115可以利用磁铁、紧固件、粘合剂、和/或其他恰当的技术，固定到机柜105的内表面或者机柜105内其他恰当的表面。虽然图1中示出了单个摄像机115，但是可以根据需要设置另外的摄像机，以对机柜105内的电气设备一些或所有部分成像。

可使用由流经导体110的电流产生的电磁场以方便地为摄像机115供电，以避免技术人员需要周期性的更换用于供电的电池或硬导线AC或DC。可以利用电感耦合或电容耦合收获电磁场。例如，电感耦合收获由导体110内的电流130同轴产生的磁场125。电感耦合因此包括和磁场125正交放置的线圈135，使得在线圈135中感应出电流。导体110因此用作初级线圈，其通过空芯将电能传递至次级线圈135。在替代的实施方式中，磁芯变压器可用于感应地收获电能。线圈135可以构造为具有谐振槽路，以增加与导体110的耦合。为了利用该生成的电流来产生电源，电能收获电路140耦合至线圈135，并对电池(或超级电容器)145充电。电池145为摄像机115、控制器150以及无线通信接口155供电。控制器150控制摄像机115，用以利用无线接口155和(一个或多个)天线160将产生的热图像无线发送至远程监视站(例如，图4的一个或多个显示系统420)。外壳165保护监视系统100。

也还可用发送可见光图像作为发送热图像的补充。因此，可以用可见光摄像机作为红外摄像机115的补充。另外，也可以发送关于热图像的参数数据，例如帧速率和曝光时间。并且，无线发送可以包括识别监视的电气柜(例如，识别码) 和其位置的信息。另外，系统100可监视电气参数，例如电流，功率，电压或相角信息，并将监视的电气参数无线发送至远程监视站。

控制器150可以针对设置故障条件，即图像指示温度超过预设容忍度，来分析来自摄像机115的热图像。在这方面，监视系统100可以构造为具有嵌入在电气柜门或者外壳的点式温度传感器，其经布置以用于监视电气柜105内的特殊目标。系统100可以将温度读数与热图像的无线传输打包。另外，电气柜105可以进一步构造为具有有机玻璃窗口，以允许技术人员直观地观察机柜内部。

在替代的实施方式中，监视系统100可以利用电容耦合来代替线圈135。在电容耦合中，线圈135由导电板136代替。导电板136中的一者接地于电气柜105的地面137。机柜105内的电气活动在板136之间感应出差分电荷，其被收获用于为监视系统100供电。不管使用电感还是电容耦合，可以理解通过这样的耦合能收获的电量一般很小。例如，由电能收获电路140产生的能量通常是微瓦至毫瓦的范围。与此相比，典型地，红外摄像机的运行和通过例如WiFi或蓝牙的无线传输需要多得的电能。为了节省电能，控制器150可以命令摄像机115仅周期性的捕获图像。例如，帧速率可以是每分钟几帧的范围或更少。

为了成功利用这些相对较少的电能来运行，摄像机115可以构造为如图2所示。在该小形状因子的实施方式中，摄像机115通过不包含快门来节省电能和成本。根据下面对噪声的讨论，能更好的理解图2的实施方式。红外成像设备(例如，热成像器)，经常受到各种类型噪声，例如，高空间频率固定图案噪声(FPN)。一些FPN可和红外传感器的行和/或列相关。例如，以列噪声出现的FPN噪声可能由列放大器中的变化引起，并可包括l/f分量。该列噪声会抑制在想要的场景的垂直特征和垂直FPN之间进行区分的能力。其他FPN在空间上可不相关，例如，由像素至像素的信号偏移引起的噪声，其也包括l/f分量。

传统的移除FPN的方法依赖于内部或外部快门，其选择性的放置在红外成像设备的红外传感器的前面，以提供基本均匀的场景。在快门放置在红外传感器前 面时，可以基于基本均匀的场景捕获的图像，校准红外传感器。该过程记为非均匀性校正(NUC)程序。但是，在本文讨论的应用中，想要实现红外成像的小形状因子和低功率操作。包括快门会增加尺寸，成本以及这些设备的电能需求。因此，本文公开的红外摄像机通过创新性的NUC程序避免需要快门。

图2示意了配置成实现没有快门的NUC的低功率、小形状因子红外摄像机的实施方式115的分解图。红外摄像机115可以包括透镜筒210，外壳220(例如，包括配置成接收用于基于插座的安装方式的插座的接合部件的表面209)，红外传感器组件228，电路板270，基座250，以及处理模块260。

透镜筒210可至少部分围绕光学元件280(例如，透镜)，光学元件280在图2中通过透镜筒210中的孔212部分可见。透镜筒210包括基本为圆柱形的延伸部件214，其用于将透镜筒210与外壳220中的孔222连接。

红外传感器组件228实现为，例如，具有安装在衬底240上的帽230(例如，盖子)。红外传感器组件228可以包括多个红外传感器232(例如，红外检测器)，其中多个红外传感器232在衬底240上以阵列或其他方式实现且由帽230覆盖。例如，在一个实施方式中，红外传感器组件228可以实现为焦平面阵列(FPA)。这样的焦平面阵列可以实现为，例如，真空封装组件(例如，由帽230和衬底240密封)。在一个实施方式中，红外传感器组件228可以实现为晶圆级封装(例如，红外传感器组件228可以从晶片上设置的一组真空封装组件中单分出来)。在一个实施方式中，红外传感器组件228可以配置成利用大约2.4伏，2.5伏，2.8伏，或相似电压的电源来运行。

红外传感器232可配置成检测来自电气柜内目标场景的红外辐射(例如，红外能量)，其包括，例如，中波红外波带(MWIR)，长波红外波带(LWIR)，和/或其他在特殊实现方式中想要的热成像带。在一个实施方式中，红外传感器组件228可以根据晶圆级封装技术提供。

红外传感器232可以实现为，例如，以任何想要的阵列图案布置的微测辐射 热计或其他类型的热成像红外传感器，以提供多个像素。在一个实施方式中，红外传感器232可以实现为具有17μm像素间距的氧化钒(VOx)检测器。在各种实施方式中，可以使用大约为32乘32的红外传感器阵列，大约64乘64的红外传感器阵列，大约80乘64的红外传感器阵列，或其他阵列大小的红外传感器阵列，来布置红外传感器232。

衬底240可以包括各种电路，包括，例如，读出集成电路(ROIC)，其在一个实施方式中的尺寸为小于大约5.5mm乘5.5mm。衬底240也可以包括焊垫242，其用于接触从位于摄像机外壳220内表面的电气连接件226延伸出来的互补的突出连接件224和/或接触外壳165的恰当的连接件(图1)。

在一个实施方式中，ROIC可以实现为具有低压差调节器(LDO)以执行电压调整，从而降低引入红外传感器组件228的电源噪声，并因此提供改进的电源抑制比(PSRR)。并且，通过与ROIC实现LDO(例如，晶圆级封装内)，会消耗更少的裸片面积，并且需要更少的离散的裸片(或芯片)。

红外传感器组件228可以捕获图像(例如，图像帧)，并以不同速率从ROIC提供这些图像。处理模块260可以用于对捕获的红外图像执行恰当的处理并且可以根据任何恰当的架构实现。在一个实施方式中，处理模块260可以实现为ASIC。在这方面，这种ASIC可以配置成以高性能和/或高效率执行图像处理。在另一实施方式中，处理模块260用通用中央处理单元(CPU)实现，其配置成执行恰当的软件指令以执行图像处理并和控制器150配合(图1)。

参照图3的流程图，可以更好的理解由摄像机115实行的NUC程序。在步骤305，红外传感器232开始捕获电气柜场景的图像帧。在步骤310，检测NUC过程启动事件。例如，如果从前一次执行的NUC过程开始已经过去最小的时间，那么NUC过程可以由控制器160启动(图1)。在另一示例中，如果从前一次执行的NUC过程开始红外摄像机110已经经历了最小的温度变化，那么NUC过程可以被控制器160启动。

在步骤315中，检测到NUC过程启动事件之后，确定NUC过程是否应当真正被执行。在这方面，可以基于是否符合一个或多个附加条件，选择性地启动NUC过程。例如，在一个实施方式中，除非红外摄像机115自前一次执行NUC过程开始已经经历了最小的温度变化，否则NUC过程可以不被执行。在其他实施方式中可以使用其他标准或条件。如果已经符合恰当的标准或条件，那么流程图前进至步骤320。否则，流程图返回步骤305。

在步骤320，可以执行散焦操作，以有目的地将由红外传感器232捕获的图像帧散焦。例如，在一个实施方式中，可以使用一个或多个致动器299(图2)以调整，移动，或者以其他方式平移光学元件280，红外传感器组件228，和/或红外摄像机110的其他组件，以使得红外传感器232捕获电气柜场景的模糊的(例如，未聚焦的)图像帧。也可以预期基于非致动器的其他技术以有目的地散焦红外图像帧，例如，手动(例如，用户发起的)散焦。在步骤345，电气柜场景的模糊的图像帧会被提供有FPN，该FPN在该模糊图像中比在聚焦的图像中限定得更清楚。

在上述讨论中，已经针对捕获的单个图像帧描述了基于散焦的方法。在另一实施方式中，基于散焦的方法可以包括在红外摄像机115已经散焦时积累多个图像帧，并将散焦的图像帧进行平均，以移除时间噪声的影响，并提供在步骤345中的模糊的图像帧。散焦过程可被认为用作电气柜图像的低通滤波器。也可预期其他技术，以获得模糊图像，例如，在上述国际专利申请No.PCT/US2012/041749和美国临时专利申请No.61/545,056中提出的任一技术。在步骤350，处理模糊图像帧，以确定更新的行和列FPN项(例如，如果行和列的FPN项之前没有确定，那么更新的行和列FPN项可成为步骤350的第一次迭代中的新行和列FPN项)。如在本公开文本中使用的，取决于红外传感器232和/或红外摄像机115的其他组件的取向，可以互换地使用术语行和列。

在一个实施方式中，步骤350包括对于模糊图像帧的每一行确定空间FPN校正项(例如，每行都具有其自己的空间FPN校正项)，也包括对于模糊图像帧的每 一列确定空间FPN校正项(例如，每列都具有其自己的空间FPN校正项)。可以使用该处理来降低在热图像中固有的、由例如l/f噪声特性引起的空间的且缓慢变化(l/f)的行和列FPN，其中该l/f噪声特性在图像帧中会呈现为垂直和水平条纹。

有利地，通过利用模糊图像帧确定空间行和列FPN项，会降低实际成像的场景中的垂直和水平物体被错认为是行和列噪声的风险(例如，在FPN保持不模糊时，真实场景内容将被模糊)。

在一个实施方式中，可以通过考虑模糊图像帧的相邻像素之间的差异来确定行和列FPN项。例如，模糊图像帧中的像素可以和其最相近的8个水平相邻像素比较。可将相邻像素之间的差异求平均，以获得产生的像素组的偏移误差的估计。可以对于行或列中每个像素计算偏移误差，并且平均的结果可用于校正整个行或列。

为了防止真实场景的数据被解释为噪声，可以使用上限和下限阈值。落于这些阈值外面的像素值则不能用于获得偏移误差。另外，行和列FPN校正的最大量可以由这些阈值限制。

在2009年3月2日申请的美国专利申请No.12/396,340中提出了用于执行空间行和列FPN校正处理的其他技术，在本文中将其全部并入作为参考。

再次参照图3，在步骤350中确定的更新的行和列FPN项在步骤352中存储，并在步骤355中应用于在步骤345中获得模糊图像的帧。在应用这些项后，可以减少模糊图像帧中的空间行和列FPN中的一些。但是，由于这些项通常用于行和列，那么会保留另外的FPN，例如与像素至像素的漂移或其他原因相关的空间非相关FPN。空间相关FPN的邻域也可保留，其不直接与各个行和列相关。因此，可以按照下述讨论执行进一步处理以确定NUC项。

在步骤360，确定模糊图像帧中的局部对比度值(例如，在相邻的像素或像素小组之间的梯度的边缘或绝对值)。如果模糊图像帧中的场景信息包括没有明显模糊的反差区域(例如，原始场景数据中的高对比度边缘)，那么，可以通过步骤360 中的对比度确定过程识别该特征。

例如，可以计算模糊图像帧中的局部对比度值，或者可以应用任何其他期望类型的边缘检测过程来将模糊图像中的某些像素识别为局部对比度区域的一部分。用该种方式标记的像素可以认为包含过量的高空间频率的场景信息，其会解释为FPN(例如，这些区域可对应于没有被充分模糊的场景的部分)。因此，可以排除这些像素而不在对NUC项的进一步确定中使用这些像素。在一个实施方式中，该对比度检测处理可依赖于比与FPN相关的期望对比度值高的阈值(例如，展示了高于阈值的对比度值的像素可以认为是场景信息，而那些低于阈值的像素可以认为是展示了FPN)。

在一个实施方式中，可在行和列FPN项已经应用于模糊图像的帧之后，在模糊图像帧上执行步骤360的对比度确定。在另一实施方式中，步骤360可以在步骤350之前执行，以在确定行和列FPN项之前确定对比度(例如，防止基于场景的对比度对这些项的确定做出贡献)。

步骤360之后，可预期在模糊图像帧中保留的任何高空间频率内容可大体上归因于空间不相关FPN。在这方面，步骤360之后，其他噪声或者实际的想要的基于场景的信息中的许多已经从模糊图像帧中去除或者排除，这是由于：对图像帧的有意的模糊(在步骤320中的散焦)，行和列FPN项的应用(步骤355)，以及对比度确定(步骤360)。

因此，可以预期在步骤360之后，任何保留的高空间频率内容(例如，被显示为模糊图像帧中的对比度或差异的区域)可都归因于空间不相关FPN。相应的，在步骤365中，模糊图像帧被高通滤波。在一个实施方式中，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内容。在另一实施方式中，这可包括将低通滤波器应用于模糊图像帧，并取低通滤波后的图像帧和未滤波的模糊图像帧之间的差以获得高空间频率内容。根据本公开文本的各种实施方式，可以通过计算传感器信号(例如，像素值)和其相邻者之间的平均差来实现高通滤波器。

在步骤370中，在高通滤波后的模糊图像帧上执行平场校正过程，以确定更新的NUC项(例如，如果NUC过程之前没有执行过，那么更新的NUC项可以步骤370的第一次迭代中的新的NUC项)。为了执行平场校正，对于模糊图像帧的每个像素可以利用其相邻像素的值来确定NUC项。对于每个像素来说，可以基于不同相邻像素的值之间的绝对差确定几个梯度。例如，可以在像素之间确定绝对值差，以建立从左至右的对角梯度，从顶端至底端的垂直梯度，从右至左的对角梯度，以及从左至右的水平梯度。

这些绝对差可被求和，以用于为正在被检查的像素提供合计的梯度。可以为被检查的像素确定权重值，其与合计的梯度成反比。可以对模糊图象帧的所有像素执行该过程，直到为每个像素提供权重值。对于具有低梯度的区域来说(例如，模糊的或具有低对比度的区域)，权重值将接近于一。相反，对于具有高梯度的区域来说，权重值将为零或者接近于零。由高通滤波器估计的NUC项的更新与权重值相乘。

在一个实施方式中，通过将一定量的时间衰减应用于NUC项确定过程可以进一步减少将场景信息引入NUC项的风险。例如，可以在0和1之间选择时间衰减因数λ，使得存储的新的NUC项(NUCNEW)是旧的NUC项(NUCOLD)和估计的更新的NUC项(NUCUPDATE)的加权平均。在一个实施方式中，这可以表达为NUCNEW＝λ·NUCOLD+(1-λ)·(NUCOLD+NUCUPDATE)。

虽然已经就梯度描述了NUC项的确定，但是如果合适则可以使用局部对比度值替代。也可以使用其他的技术，例如，标准偏差计算。可以执行其他类型的平场校正过程确定NUC项，包括，例如，2000年2月22日公布的美国专利No.6,028,309，2004年11月2日公布的美国专利No.6,812,465，以及2008年5月5日申请的美国专利申请No.12/114,865中提出的各种过程，其全部并入本文作为参考。

再次参考图3，步骤370可包括NUC项的附加处理。例如，在一个实施方式 中，为了保留场景信号均值，可以通过从每个NUC项中减去NUC项均值将所有NUC项的和归一化为零。另外在步骤370中，为了避免行和列噪声影响NUC项，可以从每行和列的NUC项中减去每行和列的平均值。因此，在NUC项应用于捕获的图像之后(例如，在进一步讨论的步骤380中)，使用在步骤350中确定的行和列FPN项的行和列FPN滤波器使用能够更好地在进一步的迭代中滤除行和列噪声。在这方面，行和列FPN滤波器通常可以使用更多的数据以计算每行和每列的偏差系数(例如，行和列FPN项)，并且因此，与基于高通滤波以捕获空间不相关噪声NUC项相比，能够提供更稳定的替代项，以减少空间相关FPN。

在步骤371-373中，可以选择性的执行额外的高通滤波和进一步的对更新的NUC项的确定，以去除空间相关FPN，其具有比之前由行和列FPN项移除的FPN更低的空间频率。在这方面，红外传感器232或红外摄像机110的其他组件中的一些变化性会产生空间相关FPN噪声，其不能轻易地模型化为行或列噪声。该空间相关FPN可包括，例如，传感器封装或红外传感器232簇上的窗口缺陷，其相比于附近的红外传感器对辐射的响应不同。在一个实施方式中，可以利用偏差校正减轻该空间相关FPN。如果该空间相关FPN的量显著，那么噪声也可以在模糊图像帧中检测到。由于该种类型的噪声会影响像素邻域，那么具有小内核的高通滤波器可能不会检测到邻域中的FPN(例如，高通滤波器中使用的所有值从受影响的像素的邻域中提取，并且因此，其会受相同偏移误差的影响)。例如，如果步骤365中的高通滤波是利用小内核执行的(例如，仅考虑落入受空间相关FPN影响的像素邻域中最紧邻的像素)，那么，广泛分布的空间相关FPN可能不会被检测到。

再次参照图3，在步骤371-373中，可以选择性的执行额外的高通滤波和进一步的对更新的NUC项的确定，以去除空间相关FPN。在步骤371中，在步骤370中确定的更新的NUC项被应用于模糊图像帧。因此，此时，模糊图像帧对于空间相关FPN来说，会已经被初始校正(例如，通过应用步骤355中的更新的行和列FPN项)，并且对于空间不相关FPN来说，也被初始校正(例如，通过应用步骤 371中的更新的NUC项)。

在步骤372中，应用更进一步的高通滤波器，其具有比在步骤365中使用的更大的内核，并且可以在步骤373中确定进一步的更新的NUC项。例如，为了检测散焦的图像帧像素中存在的空间相关FPN，在步骤372中应用的高通滤波器可包括来自足够大的像素邻域的数据，使得可以确定未受影响的像素和受影响的像素之间的差。例如，可以使用具有大内核的低通滤波器(例如，比3乘3像素大得多的N乘N内核)，并且可以减去该结果以执行适当的高通滤波。

在一个实施方式中，为了计算效率，可以使用稀疏内核，使得仅使用N乘N邻域内的少量的相邻像素。对于任何给定的使用远离邻者的高通滤波器操作(例如，大的内核)来说，存在将实际的(可能是模糊的)场景信息模型化为空间相关FPN的风险。因此，在一个实施方式中，时间衰减因数λ可以设置为接近1用于步骤373中确定的更新的NUC项。

在各种实施方式中，可重复步骤371-373(例如，级联)以迭代地执行高通滤波，且内核大小逐渐增加，以提供进一步的更新的NUC项，进一步校正想要的邻域大小的空间相关FPN。在一个实施方式中，通过空间相关FPN实际上是否已经被之前执行的步骤371-373中的更新的NUC项移除，来确定执行这样的迭代的决定。

步骤371-373完成后，会对是否将更新的NUC项应用于捕获的图像帧作出决定(步骤374)。例如，如果对于整个图像帧的NUC项的绝对值的平均小于最小的阈值或大于最大阈值，那么NUC项可被认为是假性的或不可能提供有意义的校正。可选地，阈值化标准可以应用于各个像素以确定那些像素接收更新的NUC项。在一个实施方式中，阈值可以对应于新计算的NUC项和以前计算的NUC项之间的差。在另一个实施方式中，阈值可以独立于之前计算的NUC项。可以应用其他测试(例如，空间相关性测试)以确定是否应该应用NUC项。

如果认为NUC项是假性的或者不可能提供有意义的校正，那么流程图返回到步骤305。否则，新确定的NUC项被存储(步骤375)以代替之前的NUC项(例如，由图3的之前执行的迭代确定的)并被用于(步骤380)捕获的图像的帧。关于该有利的NUC算法的另外的细节在2011年10月7日申请的美国临时申请No.61/545,056中有讨论，其内容全部并入本文作为参考。

图4示意了根据公开文本的实施方式的另一监视系统400的示例。监视系统400可用于，例如，捕获、传送、处理、和/或显示放置在电气柜405内部腔室401中的的电气设备403的热图像。监视系统400可包括，例如，一个或多个红外摄像机115(例如，在图4中表示为115A-E)，一个或多个通信接口455，和一个或多个显示系统420(例如，在图4中表示为420A-C)。

红外摄像机115可以位于电气柜405的内部腔室401内的不同位置，以提供对电气设备403的查看。虽然特定的红外摄像机115示意为围绕电气设备403基本成半球状布置，但是也可以使用任何期望的摄像机布置。例如，在一些实施方式中，各种红外摄像机115可布置为完全包围电气设备403，以查看电气设备403的所选部分或其他布置。

红外摄像机115A和115E示意为安装到电气柜405的内表面402。为清楚起见，红外摄像机115B-D示意为没有相应的支撑结构。然而，任何期望的支撑结构可用于红外摄像机115中的任何一者。

虽然电气设备403示意为接近电气柜405的一个壁(例如，后壁)放置，但是，电气设备403可放置在电气柜405内的任何一个或多个位置。取决于电气柜405内电气设备403的特定位置，红外摄像机115可以放置在需要的位置，以查看电气设备403的恰当部分。 

在一些实施方式中，电气柜405包括电连接器451，其用来为红外摄像机115提供电能。在这方面，红外摄像机头115A和115E示意为通过至电连接器451的物理耦合接收电能。为清楚起见，红外摄像机115B-D示意为无相应的电连接器。

图4的电连接器451和/或图1的电磁场收获/储存/供电组件的任意期望的组合可以用于为红外摄像机115供电。例如，红外摄像机115A-E中的任意一者可以由物理电连接器451，收获的电磁能，和/或两者供电。

红外摄像机115可以通过各种通信总线452将捕获的热图像和/或其他数据提供至通讯接口455。在图4中，通信接口455示意为有线通信接口。但是，通信接口455可以实现为无线通信接口(例如，以无线通信接口155的方式)或支持任何所需的与红外摄像机115和/或其他组件有线和/或无线通信的组合的混合的有线/无线接口。在一些实施方式中，通信接口455可以实现成包括前述的控制器150。在一些实施方式中，控制器150可以脱离通信接口455实现。

通信接口455和/或其他组件可以根据任何适当的协议，例如，Modbus、Modbus TCP、以太网、WiFi、蓝牙、和/或其他协议，实现通信。

通信接口455还可以从一个或多个传感器456(例如，温度传感器，电流传感器，功率传感器，电压传感器，相位角度传感器，和/或其他传感器)接收数据，其可以作为监视系统400的一部分设置在电气柜405内和/或外部的任何期望的位置。例如，在图4中所示，各种传感器456可以放置在电气设备403上或远离电气设备403。可以通过各种通信总线452由通信接口455接收传感器数据，并且可由通信接口455将其传递给期望的其他组件。

可以提供一个或多个显示系统420(例如，由420A-C表示)，以便允许对由通信接口455所提供的热图像和数据的监视。例如，显示系统420A包括外壳465，图像处理器422，用户可视屏幕424和用户控件467。

图像处理器422可以处理从通信接口455接收的热图像，以准备将在屏幕424上显示的用户可视图像。例如，在一些实施方式中，图像处理器422可配置成将热图像提供给屏幕424以供用户同时查看。

在一些实施方式中，图像处理器422可配置成通过执行各种图像处理将热图像组合成复合热图像。例如，可以组装(例如，“缝合在一起”)多个热图像以提供复合热图像，其显示电气设备403的全景视图或其他视图。图像处理器422可将这种复合热图像提供至屏幕424供用户查看。可提供该复合热图像以增补和/或替代原始的热图像，以允许用户在需要的情况下方便地在不同视图之间切换(例如，通过用户控件467控制图像处理器422的操作)。

在一些实施方式中，图像处理器422可以在提供至屏幕424的热图像和/或复合热图像中嵌入附加信息(例如，传感器456提供的传感器)。在一些实施例中，图像处理器422可以执行本文所述的，或并入本文作为参考的各种图像处理中的任一个，包括，例如NUC。也可以执行其他图像处理，例如，测量、着色、降噪或其他处理。在一些实施方式中，图像处理器422可以结合或脱离控制器150、通信接口455、处理模块260、和/或其他组件来执行各种处理操作。

虽然示意了监视系统400的各种组件放置在电气柜405的内部(例如，在内部腔室401中)以及其他组件放置在外部，但是为满足特定实现方式所需，各种组件的任一个可以被放置在内部或外部。例如，在一些实施方式中，图像处理器422和/或其他组件可以放置在电气柜405外部并且在外壳465内，以防止此类组件散发的热量影响温度或从电气柜405内捕获的热图像。在其它实施方式中，此类组件中某些或全部可被放置在电气柜405内，或其壁内。在其他实施方式中，控制器150，通信接口455，和/或其他组件可以安装在电气柜405的外部(例如，在外壳465内或其他地方)。

如图4所示，显示系统420A可安装，例如，在电气柜405的外表面404(例如，门或面板)上。在这方面，屏幕424可以被定位，使得用户在接近电气柜405 时可以方便地查看热图像或复合热图像。。

也可以预期其他显示系统。例如，显示系统420B可以远离电气柜405放置。在这方面，显示系统420B可以通过网络453(例如，一个或多个有线和/或无线网络)与监视系统400的其他部分通信。

作为另一个示例，显示系统420C可实现为移动设备。在这方面，显示系统420C可以用专门的硬件，运行在通用或专门的硬件上的软件(例如，运行在智能手机或平板电脑上的应用程序)和/或其他实现方式来实现。如图4所示，显示系统420C可通过无线信号454(例如，实现为给无线通信提供支持时，由通信接口455接收的)与监视系统400的其他部分通信。在一些实施方式中，红外摄像机115可以实现为具有用于无线通信的内置支持，以允许与显示系统420A-C中的任何一者无线通信。

显示系统420A-C中的任何一者可以实现为具有图像处理器422，屏幕424，用户控件467，外壳465，通信组件，处理器，存储器，和/或其他适当的组件。可以预期各种显示系统可以共享组件。例如，在一些实施方式中，可以为监视系统400提供单个图像处理器422。在这方面，热图像和/或复合热图像可从图像处理器422通过适当的有线或无线通信技术提供给显示系统420A-C中的任何一者。

图5-6说明根据公开文本的实施方式的显示系统420的用户界面的示例。参照图5，屏幕424同时显示由相应的红外摄像机115A-E捕获的图像500A-E。屏幕424还显示信息510，例如与电气设备403和/或电气柜405相关的各种参数。在一些实施方式中，该信息可由红外摄像机115，传感器456，控制器150，和/或其他组件通过通信接口455传递到图像处理器422和/或显示器424。例如，在一些实施方式中，信息510可以基于由传感器456提供的读数和/或对由红外摄像机115捕获的热图像执行的处理。

此外，如图5A所示，可以提供各种用户控件467，以允许用户选择要在屏 幕424上显示的不同的热图像和/或信息。例如，在一些实施方式中，控件467的用户操作可将恰当的控制信号发送给屏幕424，图像处理器422，通信接口455，控制器150，摄像机115，传感器456和/或其他组件。虽然控件430示意为按钮，但是可以提供任何所需类型的用户控件。例如，在一些实施方式中，屏幕424可以是实现为触摸屏的用户控件。

参照图6，屏幕424同时显示由对图像500A-E的恰当处理而准备的复合热图像550。在这方面，复合热图像550可提供由红外摄像机115A-E共同提供的电气设备403的全景视图。 

在一些实施例中，监视系统400配置成响应于用户控件467(例如，响应于用户对在屏幕424上提供的图像的浏览，或者在屏幕424上提供的信息而执行的由用户启动的操作)而提供警报和/或采取校正动作(例如，禁用和/或以其他方式调整电气设备403的操作)。在一些实施方式中，监视系统400配置成自动响应于对图像和/或传感器数据的处理而提供警报和/或采取校正动作。

虽然已经描述了关于电气柜的各种监视系统，但是本文所述的技术可以用在任何对热图像的监视是有用的环境中，例如，数据中心或其他适当的地点处的电气设备的监视。

虽然结合为数有限的实施方式详细介绍了本实用新型，但是容易理解本实用新型并不局限于这些公开的实施方式。而在此基础上，本实用新型可以被修改以包含任意数量的变化、变更、替代或未在本文描述的等效布置，但是其都与本实用新型的精神和保护范围相称。此外，虽然已经介绍了本使用新型的各种实施方式，但是可以理解本使用新型的各个方面可能仅包括所描述的实施方式的某些。因此，本实用新型不限于上述的描述，仅受限于所附权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种用于机柜的监视系统，其特征在于，所述系统包括：

红外摄像机，其配置成捕获放置在所述机柜的内部腔室中的电气设备的至少一部分的热图像；以及

通信接口，其配置成发送来自所述红外摄像机的所述热图像以供用户外部查看。

2.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，其中所述热图像显示在用户可视的屏幕上。

3.如权利要求2所述的监视系统，其特征在于，其中所述屏幕安装在所述机柜的外表面上。

4.如权利要求2所述的监视系统，其特征在于，其中所述屏幕远离所述机柜。

5.如权利要求2所述的监视系统，其特征在于，其中所述屏幕配置为显示与所述电气设备相关的一个或多个电气参数。

6.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，其中所述红外摄像机是监视系统中配置成捕获所述电气设备对应部分的热图像的多个红外摄像机中的一个，其中所述通信接口配置成发送来自所述红外摄像机的热图像以供所述用户外部查看。

7.如权利要求6所述的监视系统，其特征在于，进一步包括图像处理器，所述图像处理器配置成从所述通信接口接收所述热图像并将所述热图像提供至用户可视的屏幕。

8.如权利要求7所述的监视系统，其特征在于，进一步包括所述屏幕。

9.如权利要求7所述的监视系统，其特征在于，其中所述图像处理器配置成向所述屏幕提供所述热图像以供所述用户同时查看所述热图像。

10.如权利要求7所述的监视系统，其特征在于，其中所述图像处理器配置成将所述热图像组合为复合热图像并将所述复合热图像提供至所述屏幕，以供所述用户查看所述复合热图像。

11.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，其中所述红外摄像机配置成通过到所述机柜内的电连接器的物理耦合接收电能。

12.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，进一步包括：

电磁耦合器，其配置成接收来自所述机柜内的至少一个导体的电磁能；

能量收获电路，其配置成从所述电磁耦合器提供电能；以及

电池，其配置成存储所述电能并为所述红外摄像机供电。

13.如权利要求12所述的监视系统，其特征在于，其中所述电磁耦合器是电感线圈。

14.如权利要求12所述的监视系统，其特征在于，其中所述电磁耦合器包括多个导电板。

15.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，其中所述通信接口是无线接口。

16.如权利要求15所述的监视系统，其特征在于，其中所述无线通信接口是WiFi接口或蓝牙接口。

17.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，进一步包括控制器，所述控制器配置成控制所述红外摄像机的帧速率以及所述通信接口的帧传输速率。

18.如权利要求1所述的监视系统，其特征在于，进一步包括致动器，所述致动器配置成经致动以将由所述红外摄像机捕获的所述热图像中的至少一个模糊。