DE60220014T2 - Fokalebenen-array-kalibrationssystem - Google Patents

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DE60220014T2
DE60220014T2 DE60220014T DE60220014T DE60220014T2 DE 60220014 T2 DE60220014 T2 DE 60220014T2 DE 60220014 T DE60220014 T DE 60220014T DE 60220014 T DE60220014 T DE 60220014T DE 60220014 T2 DE60220014 T2 DE 60220014T2
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Systeme. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren zum Kalibrieren von Fokalebenen-Gruppenanordnungen.
  • Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Ein Fokalebenen-Gruppenanordnung (FPA) ist eine Gruppenanordnung oder ein Array, welche beziehungsweise welches verschiedene einzelne Detektorelemente (Pixel) enthält. Fokalebenen-Gruppenanordnungen leiden an Nichtgleichförmigkeiten aufgrund von Veränderungen der Empfindlichkeit über die Detektorelemente hin. Diese Veränderungen müssen bestimmt werden und berücksichtigt werden, um eine ordnungsgemäße Sensorkalibrierung zu erreichen. Folglich wurden Maßnahmen zur Ungleichförmigkeitskorrektur (NUC) für eine FPA-Kalibrierung entwickelt.
  • Gegenwärtige NUC-Kalibrierungstechniken erfordern eine sehr gleichförmige, an Bord mitgeführte Kalibrierungsquelle zur Überdeckung der gesamten Fokalebenen-Gruppenanordnung. Mit einer gleichförmigen Quelle empfängt jedes Detektorelement dieselbe Quellenintensität. Veränderungen der Detektorausgänge beruhen daher auf Änderungen der Detektorempfindlichkeit. Diese Information kann dann verwendet werden, um die Fokalebenen-Gruppenanordnung zu kalibrieren.
  • Unglücklicherweise ist das erforderliche System kompliziert, unhandlich und teuer. Es wäre sehr schwierig, eine gleichförmige Kalibrierungsquelle für die meisten Sensoren zu verwirklichen, insbesondere bei Anwendungen im Raum, was auf den Be schränkungen bezügliche Packung und Kosten beruht. Zusätzlich ist die Gleichförmigkeit der Kalibrierungsquelle fast unmöglich über eine längere Zeitdauer aufrechtzuerhalten, was auf Belagalterungen und Verschiebungen der Quellencharakteristik beruht. Dieses Problem wird weiter durch die Tatsache verstärkt, dass bei Anwendungen im Raum typischerweise Sensoren im Raum für mehrere Jahre ohne Wartung arbeiten müssen.
  • Eine alternative Lösung für Infrarotanwendungen verwendet schwarze Körper und einen komplizierten Mechanismus zur Einführung der Strahlung des schwarzen Körpers in den Sensor zur Erzeugung der gewünschten strahlungsmäßigen Kalibrierungsgenauigkeit. Diese Eichvorrichtung ist jedoch unhandlich und schwer, teuer zur Herstellung sowie zur Prüfung und ist ein Einpunkt-Fehlermechanismus. Außerdem hat diese Lösung thermische, ausrichtungsmäßige und zuverlässigkeitsmäßige Probleme und benötigt eine komplizierte Ausrüstung zur Temperatursteuerung und zur Aufrechterhaltung eines Stromes.
  • Die US-PS 4,876,453 offenbart ein System zur Kalibrierung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung mit einem ersten Mechanismus zur Gewinnung eines relativen Verstärkungsfaktors jedes Detektorelementes in der Fokalebenen-Gruppenanordnung relativ zu mindestens einem Bezugselement unter Verwendung einer internen Kalibrierungsquelle.
  • Die US-PS 5,514,865 offenbart ein System zur Aufnahme von Bildern unter Verwendung einer Detektorgruppenanordnung und zur Korrektur von Fehlern in den Bildsignalen aufgrund von Verstärkungsgewinnänderungen und Versatzänderungen von Detektor zu Detektor in der Gruppenanordnung.
  • Es besteht also weiterhin ein Bedarf im Stande der Technik zur Schaffung eines verbesserten Systems oder Verfahrens für die Fokalebenen-Gruppenanordnungs-Kalibrierung, wobei keine gleichförmige Quelle erforderlich ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • An diesen Bedarf im Stande der Technik richtet sich die vorliegende Erfindung, welche eine Kalibrierung für eine Fokalebenen-Gruppenanordnung gemäß den Ansprüchen schafft.
  • Das relative Ansprechen jedes Pixels kann aus Messungen des Ansprechens D für jedes Pixel unter Verwendung einer internen Kalibrierungsquelle bei zwei oder mehr unterschiedlichen Quellenpositionen und zwei Illuminationsintensitäten bei jeder Position errechnet werden. Messungen unter Verwendung eines Paares von Kalibrierungsquellenpositionen, welche durch k Pixel beabstandet sind, liefert das relative Ansprechen des i-ten Pixels gegenüber dem (i + k)-ten Pixel. Durch diese rekursive Beziehung und andere Paare von Quellenpositionen mit einem unterschiedlichen Verschiebungsvektor k kann das relative Ansprechen jedes Pixels in der Fokalebenen-Gruppenanordnung gewonnen werden. Dann wird die absolute radiometrische Eichung oder Kalibrierung mindestens eines Bezugspixels unter Verwendung einer bekannten externen Eichquelle, beispielsweise eines Sternes, durchgeführt. Die absolute Ansprechkalibrierung für jedes Pixel kann dann unter Verwendung der rekursiven Beziehung in Kombination mit den Bezugspixeln gewonnen werden.
  • KURZE BESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockschaltbild eines Systems zur Kalibrierung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung gemäß den Techniken nach der vorliegenden Erfindung.
  • 2a ist eine Darstellung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung und der Illuminationsanordnung oder Beleuchtungsanordnung, bevor die Illuminationsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung verschoben worden ist.
  • 2b ist eine Darstellung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung und der Illuminationsanordnung, nachdem diese um einen Verschiebungsvektor k gemäß der vorliegenden Erfindung verschoben worden ist.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Systems zur Kalibrierung der Detektor-Verstärkungsgewinnkoeffizienten gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Systems zur Abschätzung von Detektorversatzgrößen entsprechend der Lehre nach der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Streudiagramm der relativen Detektorempfindlichkeit für eine typische Fokalebenen-Gruppenanordnung.
  • 6 ist ein Streudiagramm der Detektorempfindlichkeit nach Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Erläuternde Ausführungsformen und beispielsweise Anwendungen werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, um die vorteilhaften Anweisungen nach der vorliegenden Erfindung darzustellen.
  • Während die vorliegende Erfindung hier unter Bezugnahme auf die erläuternden Ausführungsbeispiele für bestimmte Anwendungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Die Fachleute auf diesem Gebiete mit Kenntnis der hier gegebenen Anweisungen erkennen, dass zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungen innerhalb des Grundgedankens der Erfindung liegen und zusätzliche Gebiete, bei denen die vorliegende Erfindung mit wesentlichem Nutzen anwendbar ist, gegeben sind.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfahren zur Kalibrierung von Fokalebenen-Gruppenanordnungen (FPA) unter Verwendung einer internen nicht-gleichförmigen Kalibrierungsquelle. Gemäß der hier gegebenen technischen Lehre wird unter Verwendung einer internen Quelle zuerst eine rekursive Beziehung zwischen dem relativen Verstärkungsgewinn für jedes Detektorelement (Pixel) in der Fokalebenen-Gruppenanordnung errechnet. Dann wird der absolute Verstärkungsgewinn für einige Bezugspixel unter Verwendung einer bekannten externen Quelle bestimmt. Schließlich wird der absolute Verstärkungsgewinn für sämtliche Pixel unter Verwendung der rekursiven Beziehung in Kombination mit den Bezugspixeln gewonnen.
  • Das relative Ansprechen jedes Pixels wird aus Messungen des Ansprechens D für jedes Pixel unter Verwendung einer internen Kalibrierungsquelle bei zwei oder mehr unterschiedlichen Quellenpositionen errechnet. Messungen unter Verwendung eines Paares von Kalibrierungsquellenpositionen, welche unter k Pixel beabstandet sind, ermöglichen das Gewinnen des relativen Ansprechens des i-ten Pixels gegenüber dem (i + k)-ten Pixel. Durch diese rekursive Beziehung und andere Paare von Kalibrierungsquellenpositionen mit einem unterschiedlichen Verschiebungsvektor k kann das relative Ansprechen jedes Pixels in der Fokalebenen-Gruppenanordnung festgestellt werden. Dann wird die absolute radiometrische Kalibrierung einiger weniger Bezugspixels unter Verwendung einer bekannten externen Quelle, beispielsweise eines Sterns, durchgeführt. Die absolute Ansprechkalibrierung für jedes Pixel kann dann unter Verwendung der rekursiven Beziehung in Kombination mit den Bezugspixeln gewonnen werden.
  • 1 ist ein Blockschaltbild einer beispielsweisen Ausführungsform eines Systems 100 für die Kalibrierung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung, wobei das System entsprechend der Lehre nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Das System 100 enthält eine Fokalebenen-Gruppenanordnung 20, eine interne Kalibrierungsquelle 30 und eine Systemsteuereinrichtung 10. Die Fokalebenen-Gruppenanordnung 20 enthält eine Vielzahl von Detektorelementen. Die interne Kalibrierungsquelle 30 erzeugt eine Strahlung der Art, welche durch die Fokalebenen-Gruppenanordnung detektiert werden soll. Ein Sensor für sichtbares Licht benötigt beispielsweise eine Lichtquelle, während ein Infrarotsensor eine Wärmequelle benötigt. Die Kalibrierungsquelle muss nicht gleichförmig sein. Die Systemsteuereinrichtung 10 enthält einen Prozessor 12, einen Speicher 14, eine Recheneinheit 300 für den Detektorverstärkungsgewinn und eine Abschätzungseinheit 400 für den Detektorversatz.
  • Die Recheneinheit 300 zur Errechnung des Detektor-Verstärkungsgewinns enthält eine Einheit 16 zur Rechnung der relativen Verstärkungen, eine Einheit 18 zur Gewinnung des absoluten Verstärkungsgewinns mindestens eines Bezugspixels und eine Einheit 18 zur Errechnung der absoluten Verstärkungsgewinngrößen für sämtliche Pixel. Die relativen Verstärkungen werden aus den Detektormessungen unter Verwendung der internen Kalibrierungsquelle 30 errechnet. Die Gewinnung des absoluten Verstärkungsgewinns der Bezugspixel erfordert mindestens ein Detektorelement, welches kalibriert wird, wobei eine bekannte Kalibrierungsgröße 40 verwendet wird, beispielsweise ein Stern. Die absoluten Verstärkungsgewinngrößen für sämtliche der übrigen Pixel können dann unter Verwendung der relativen Verstärkungsgewinnwerte und des absoluten Verstärkungsgewinns des Bezugspixels errechnet werden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Recheneinheit 300 zur Errechnung des Verstärkungsgewinns und die Einheit 400 zur Abschätzung des Versatzes durch Software verwirklicht, welche sich in dem System 14 befindet und durch den Mikroprozessor 12 durchgeführt wird.
  • Das Kalibrierungssystem 100 enthält auch einen Signalprozessor 22, ein Kalibrierungsquellen-Positionierungsgerät 32 und eine Steuereinrichtung 34 für die Lichtintensität. Der Signalprozessor 22 verarbeitet die Detektorausgänge von der Fokalebenen-Gruppenanordnung 20 und schickt verarbeitete Daten zu der Systemsteuereinrichtung 10. Das Gerät 32 zur Positionierung der Kalibrierungsquelle bewegt die Beleuchtungsquelle an unterschiedliche Positionen mit Bezug auf die Fokalebenen-Gruppenanordnung 20. Das Positionierungsgerät 32 kann durch Bewegung der Kalibrierungsquelle, durch Bewegung der Fokalebenen-Gruppenanordnung, durch Einbringen eines dünnen Keiles oder eines Paares von Keilen zwischen die Kalibrierungsquelle und die Fokalebenen-Gruppenanordnung oder durch Kippen eines Spiegels oder Einbringen eines Keiles bewirkt werden, der sich entweder in der Eingangspupille oder der Ausgangspupille der Lichtquelle befindet. Die Steuereinrichtung 34 für die Lichtintensität stellt den Intensitätspegel der Kalibrierungsquelle ein. Dies kann durch eine Änderung der Treiberspannung oder des Stromes oder durch Einbringen eines neutralen Dichtefilters bewirkt werden.
  • Das Ansprechen D eines Detektorelementes i ist eine Funktion des Illuminationspegels oder -Niveaus L, des Verstärkungsgewinns G des Pixels und der Vorspannung B des Pixels, wie dies durch die folgende Gleichung angegeben wird: Di = GiL + Bi [1]
  • Der Verstärkungsgewinn G und die Vorspannung B jedes Pixels in der Fokalebenen-Gruppenanordnung sind die beiden Parameter, welche zu kalibrieren sind.
  • Für die Detektorkalibrierung benötigt man die Kenntnis der Strahlungspegel L an jedem Detektor, wenn Daten aufgenommen werden. Außer unter aufwendiger Voreinstellung sind die detaillierten Detektorstrahlungspegel nicht immer verfügbar, insbesondere dann, wenn die Detektorbestrahlung nicht gleichförmig ist und nicht genau bekannt sein kann. Wenn die Detektorbestrahlung durch den Verschiebungsvektor k verschoben wird, worin k eine ganze Zahl gleich groß wie oder größer als 1 ist, während das Bestrahlungsprofil ungeändert bleibt, dann kann das Detektorempfindlichkeitsverhältnis zwischen einem Paar von Detektoren, welche durch den Verschiebungsvektor voneinander getrennt sind, bestimmt werden. Die Gruppe von Strahlungsquellenverschiebungen muss Verstärkungsgewinnverhältnisbeziehungen zwischen sämtlichen Detektorpaarungen liefern. Die Bestrahlung des Detektors i vor der Verschiebung und des Detektors i + k nach der Verschiebung sind gleich. Das Empfindlichkeitsverhältnis zwischen den Detektoren i und i + k kann ohne die Kenntnis der absoluten Bestrahlung bestimmt werden. Nur das Verhältnis der Bestrahlungspegel ist erforderlich. Dies ist in 2 dargestellt.
  • 2a ist eine Darstellung einer Fokalebenen-Gruppenanordnung und einer Illuminationsanordnung vor der Verschiebung, wenn sich die Illuminationsquelle oder Beleuchtungsquelle in einer Position Pm1 befindet.
  • 2b zeigt die Situation nach der Verschiebung der Beleuchtungsquelle um den Verschiebungsvektor k, welches der Abstand zwischen k Pixeln ist derart, dass die Quelle sich in der Position Pm2 befindet. Die zwei Detektorelemente i und j sind k Pixel auseinander gelegen (j = i + k). Der Illuminationspegel an dem Detektor i vor der Verschiebung ist gleich dem Illuminationspegel an dem Detektor j nach der Verschiebung.
  • Für jede Beleuchtungsposition Pm werden die Detektorausgänge mit zwei Illuminationspegeln Lh und Ll gemessen. Das Empfindlichkeitsverhältnis zwischen den Detektoren i und j kann aus den Ausgängen der Detektoren i und j bestimmt werden, welche bei den zwei Illuminationspegeln aufgenommen wurden. Di(m1, Lh) und Di(Pm1, Ll) sind die Ausgänge von dem Detektor i bei der Position Pm1 der Bestrahlungsquelle und den Bestrahlungspegeln Lh und Ll. Es sei in Erinnerung gebracht, dass die Detektorausgänge D Funktionen des Illuminationspegels L, des Verstärkungsgewinns G und der Vorspannung B sind: Di(Pm1, Lh) = GiLh + Bi [2] Di(Pm1, Ll) = GiLl + Bi [3]
  • Durch Messen der Detektorausgänge bei den zwei Bestrahlungspegeln können die beiden unbekannten Parameter, nämlich Verstärkungsgewinn Gi und Vorspannung Bi aufgelöst werden. Für die Auflösung nach dem Verstärkungsgewinn Gi ergibt sich:
    Figure 00080001
  • Die Illuminationspegel an dem Detektor j (k Pixel von dem Detektor i weg gelegen) sind, wenn die Illuminationsquelle um k-Pixel zu der Position Pm2 verschoben wird, dieselben wie die Illuminationspegel an dem Detektor i vor der Verschiebung (Illuminationsquelle auf der Position Pm1). Dj(Pm2, Lh) und Dj(Pm2, Ll) sind die Ausgänge von dem Detektor j bei der Illuminationsquelle in der Position Pm2, und den Illuminationspegeln Lh und Ll. Demgemäß ist der Verstärkungsgewinn Gj des Detektors j durch folgenden Ausdruck gegeben:
    Figure 00090001
  • Das Empfindlichkeitsverhältnis Rij zwischen den Detektoren i und j kann unter Verwendung allein der Detektorausgänge errechnet werden (die Kenntnis der Absolutwerte der Illuminationspegel ist nicht erforderlich):
    Figure 00090002
  • In entsprechender Weise ist die Illuminationsintensität an dem Detektor j bei der Position der Strahlungsquelle an dem Ort Pm1 (vor der Verschiebung) dieselbe wie die Illuminationsintensität an dem Detektor n = j + k bei der Position der Strahlungsquelle an dem Ort Pm2 (nach der Verschiebung um k Pixel). Das Empfindlichkeitsverhältnis zwischen den Detektoren j und n ist durch folgenden Ausdruck gegeben:
    Figure 00090003
  • Die Beziehung zwischen dem Detektor n und dem ersten Detektor i kann dann bestimmt werden. Das Empfindlichkeitsverhältnis Ri,n zwischen den Detektoren i und n ist durch folgenden Ausdruck gegeben: Ri,jRj,n [8]
  • Durch Verwendung dieser Kettenbeziehung kann die Empfindlichkeit irgendeines Detektors relativ zu einem gewählten Bezugsdetektor aus Gruppen von Detektordaten abgeschätzt werden, die bei der richtigen Illuminationsverschiebung gewonnen wurden.
  • Es können verschiedene Wege von einem Detektor zu einem anderen Detektor zur Verwirklichung der Kettenbeziehungen zur Abschätzung relativer Detektorempfindlichkeiten gewählt werden. Dies gilt insbesondere für eine zweidimensionale Detektoran-Ordnung oder Detektorgruppe. Wenn nur ein Weg zur Bestimmung der Empfindlichkeit eines Detektors relativ zu dem Bezugsdetektor verwendet wird, so kann dies an Problemen leiden, wie eine Fehlerausbreitung und Anhäufung, wenn ein schlechter Detektor oder schlechte Daten längs des Weges auftreten. Sämtliche Wege sollten daher genutzt werden, um eine Fehlerausbreitung zu minimieren.
  • Der beste Weg zur Auswertung unter Verwendung sämtlicher möglicher Wege von Empfindlichkeitsbeziehungen besteht darin, Anpassungsgleichungen der kleinsten Quadrate aufzustellen und zu lösen. Die Anpassungsgleichungen der kleinsten Quadrate werden von allen Empfindlichkeitsverhältnisgleichungen gewonnen:
    Figure 00100001
    oder Ri,jgi – gj = 0 [10] hierin bedeutet ein unterer Fall g den relativen Verstärkungsgewinn. Die Gleichungen der kleinsten Fehlerquadrate können nur bis zu einer willkürlich gewählten Normalisierungskonstante gelöst werden, welche als der Verstärkungskoeffizient des Bezugsdetektors gewählt wird.
  • Für eine größerer Detektorgruppenanordnung können die Gleichungen der kleinsten Quadrate unter Verwendung eines Sparmatrixauflösers gelöst werden.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Systems 300 für Eichdetektorverstärkungskoeffizienten mit einem Aufbau entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung.
  • In dem Schritt 310 wird ein Positionsindex für die Lichtquelle, nämlich m, auf 1 eingestellt.
  • In dem Schritt 312 wird die Lichtquelle an einen Ort Pm bewegt.
  • In dem Schritt 314 wird die Intensität der Lichtquelle auf Ll eingestellt.
  • In dem Schritt 316 wird das Ansprechen Di(Pm, Ll) für jedes Detektorelement i gewonnen und gespeichert, was für sämtliche Detektorelemente i = 1 bis N geschieht, worin N die Gesamtzahl der Elemente ist.
  • In dem Schritt 318 wird die Intensität der Lichtquelle auf Lh eingestellt.
  • In dem Schritt 320 wird das Ansprechen D(Pm, Lh) für jedes Detektorelement i gewonnen und gespeichert, was für sämtliche Detektorelemente i = 1 bis N geschieht, worin N die Gesamtzahl der Elemente ist.
  • In dem Schritt 322 wird bestimmt, ob m gleich groß wie die Gesamtzahl von gewünschten Strahlungsquellenpositionen ist. Ist dies nicht der Fall, dann müssen die Da ten an der nächsten Strahlungsquellenposition aufgenommen werden: weiter zu Schritt 334. Trifft es jedoch zu, dann heißt es: weiter zu Schritt 324.
  • In dem Schritt 334 wird der Positionsindex m um 1 erhöht und das System kehrt zu dem Schritt 312 zurück.
  • In dem Schritt 324 wird das Detektorverstärkungsverhältnis Ri+k,i für sämtliche Kombinationen von Detektoren errechnet:
    Figure 00120001
  • In dem Schritt 326 werden aus der Gruppe von Verstärkungskoeffizientengleichungen die Anpassungsgleichungen der kleinsten Quadrate aufgebaut: Ri,i+kgi – gi+k = 0 [12]
  • Die Anpassungsgleichungen der kleinsten Quadrate werden für gi bis zu einer willkürlichen Normalisierungskonstante gelöst.
  • In dem Schritt 328 wird der absolute Verstärkungskoeffizient Ga für einen ausgewählten Bezugsdetektor a durch Ausrichten auf eine Punktquelle bekannten Intensität (beispielsweise einen Stern) bestimmt und das Detektoransprechen gewonnen. Die Detektorvorspannungsversetzungen sollten vor der Durchführung des Schrittes 328 bestimmt werden. Ein Verfahren zur Abschätzung der Vorspannungsversetzungen ist unten angegeben.
  • In dem Schritt 330 werden die absoluten Verstärkungskoeffizienten Gi der anderen Detektoren errechnet:
    Figure 00130001
  • Schließlich werden in dem Schritt 332 die absoluten Verstärkungskoeffizienten Gi für sämtliche Detektoren von i = 1 bis N ausgegeben.
  • Zusätzlich zu den Verstärkungskoeffizienten Gi müssen auch die Vorspannungsversetzungen Bi für jeden Detektor für eine ordnungsgemäße Kalibrierung der Fokalebenen-Gruppenanordnung errechnet werden. Aus den Gleichungen 2 und 3 können die Versetzungen Bi folgendermaßen bestimmt werden:
    Figure 00130002
  • Versetzungserrechnungen unter Verwendung von Messungen aus verschiedenen Positionen Pm können in unterschiedlichen Antwortergebnissen resultieren. Für optimale Ergebnisse sollte die Versetzung Bi der Mittelwert der Versetzungen Bi(m) sein, welche aus den Messungen an jeder Position Pm errechnet sind.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Systems 400 zur Abschätzung der Detektorversetzungen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
  • In dem Schritt 410 wird der Positionsindex m auf 1 gestellt und der Detektorindex i wird auf 1 gestellt.
  • In dem Schritt 412 wird ein Mehrfach-Quellenpositions-Versatzschätzwert Bi auf 0 gestellt.
  • In dem Schritt 414 erfolgt die Errechnung eines einzelnen Quellenpositions-Versatzschätzwertes Bi(m) folgendermaßen:
    Figure 00140001
  • Da der Faktor, welcher die Intensitätspegel enthält, folgende Form hat:
    Figure 00140002
    braucht nur das Verhältnis zwischen den Intensitätspegeln Lh/Ll bekannt zu sein und nicht der jeweilige absolute Intensitätspegel selbst.
  • In dem Schritt 416 wird die Versetzungsabschätzung an dieser Position zu den Versetzungsschätzwerten an anderen Positionen hinzuaddiert: Bi = Bi + Bi(m) [17]
  • In dem Schritt 418 wird bestimmt, ob m gleich der Gesamtzahl von Quellenpositionen ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt eine Wiederholung mit der nächsten Quellenposition: weiter zum Schritt 428. Ist dies der Fall, so erfolgt die Fortsetzung im Schritt 420.
  • In dem Schritt 428 wird der Positionsindex m um 1 erhöht und es erfolgt eine Rückkehr zum Schritt 414.
  • In dem Schritt 420 wird die durchschnittliche Versatzabschätzung für den Detektor i errechnet: Bi = Bi/Gesamtzahl der Strahlungsquellenpositionen [18]
  • In dem Schritt 422 wird bestimmt, ob der Versatz für alle Detektoren i = 1 bis N abgeschätzt worden ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt die Wiederholung mit dem nächsten Detektor: weiter zu Schritt 426. Ist es der Fall, so erfolgt die Fortsetzung bei Schritt 424.
  • In dem Schritt 426 wird der Detektorindex i um 1 erhöht und es erfolgt eine Rückkehr zum Schritt 412.
  • Schließlich werden im Schritt 424 die Versetzungsschätzwerte Bi für sämtliche Detektoren i = 1 bis N ausgegeben.
  • Eine Computersimulation hat gezeigt, dass eine Kalibrierungsgenauigkeit von besser als 1 % erreicht werden kann, wenn diese Technik verwendet wird, ungeachtet einer 5:1 Detektor-Empfindlichkeitsvariation bei einer 2:1 Variation der Gleichförmigkeit der Kalibrierungsquelle. Dies wird in den 5 und 6 aufgezeigt.
  • 5 zeigt ein Streudiagramm der relativen Detektorempfindlichkeit einer Fokalebenen-Gruppenanordnung mit einer 5:1 Detektorempfindlichkeitsvariation.
  • 6 zeigt ein Streudiagramm der Detektorempfindlichkeit nach Kalibrierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Detektorempfindlichkeit zeigt eine Genauigkeit von besser als 1 % RMS (Route Mean Square).
  • Die vorliegende Erfindung wurde also hier unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform für einen bestimmten Anwendungsfall beschrieben. Die Fachleute auf diesem Gebiete, welche Kenntnis zu den Lehren der vorliegenden Erfindung haben, erkennen, dass zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb der grundsätzlichen Lehre möglich sind.
  • Es ist daher davon auszugehen, dass die anliegenden Ansprüche jedwede und sämtliche dieser Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsformen innerhalb des Grundgedankens der Erfindung abdecken.

Claims (6)

  1. System (100) zum Kalibrieren einer Fokalebenen-Gruppenanordnung (20), wobei das System durch folgendes gekennzeichnet ist: einen ersten Mechanismus (16) zum Bestimmen eines relativen Verstärkungsgewinnes jedes Detektorelementes in der genannten Fokalebenen-Gruppenanordnung (20) relativ zu mindest einem Bezugselement unter Verwendung einer nichtgleichförmigen inneren Kalibrierungsquelle (30); einen zweiten Mechanismus (17) zum Bestimmen eines absoluten Verstärkungsgewinns des genannten Bezugselementes unter Verwendung einer äußeren Kalibrierungsquelle (40); einen dritten Mechanismus (18) zum Errechnen der absoluten Verstärkungsgewinne für sämtliche anderen Detektorelemente unter Verwendung der genannten relativen Verstärkungsgewinne und des genannten absoluten Verstärkungsgewinns des genannten Bezugselementes; einen vierten Mechanismus (400) zum Bestimmen von Vorspannungs-Versetzungen für jedes Detektorelement in der genannten Fokalebenen-Gruppenanordnung (20) unter Verwendung der genannten nichtgleichförmigen inneren Kalibrierungsquelle (30), Mittel zur Bereitstellung der genannten inneren Kalibrierungsquelle mit zwei unterschiedlichen Intensitätspegeln; und Mittel zum Anordnen der genannten inneren Kalibrierungsquelle in mindestens einem Paar von Positionen; wobei der erste und der vierte Mechanismus (16, 400) so ausgebildet sind, dass sie Messungen von jedem Detektorelement ermitteln, während die genannte innere Kalibrierungsquelle (30) in mindestens einem Paar von Positionen gelegen ist, wobei das Paar von Positionen durch den Abstand zwischen k Pixeln getrennt ist, worin k eine Ganzzahl gleich groß wie oder größer als 1 ist und die genannten Messungen mit zwei unterschiedlichen Intensitätspegeln der genannten inneren Kalibrierungsquelle (30) in jeder Position gewonnen werden.
  2. Erfindung nach Anspruch 1, bei welcher die innere Kalibrierungsquelle (30) eine Lichtquelle ist.
  3. Erfindung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte innere Kalibrierungsquelle (30) eine Wärmequelle ist.
  4. Erfindung nach Anspruch 1, bei welcher der genannte erste Mechanismus (16) das Lösen von Gleichungen für die Anpassung der kleinsten Quadrate umfasst, welche aus Ri,i+kgi – gi+k = 0 aufgebaut sind, worin Ri,i+k das Empfindlichkeitsverhältnis zwischen den Detektoren i und i + k ist und gi der relative Verstärkungsgewinn des Detektors i ist.
  5. Erfindung nach Anspruch 4, bei welcher die Gleichungen für die Anpassung der kleinsten Quadrate unter Verwendung eines Sparmatrixauflösers (sparse matrix solver) gelöst werden.
  6. Erfindung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte äußere Kalibrierungsquelle (40) ein bekannter Stern ist.
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DE60220014D1 DE60220014D1 (de) 2007-06-21
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EP (1) EP1332612B1 (de)
JP (1) JP4417713B2 (de)
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WO (1) WO2003015397A1 (de)

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