SE535607C2 - Förfarande för ströljuskompensering av IR-kamera - Google Patents

Description

25 30 535 607 annorlunda ut än i det fokuserade läget. Detta resulterar i att nytt ströljus med ursprung från det defokuserade läget adderas till ströljuset i fokuserat läge.

Sammandrag av uppfinningen Ett ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande som kan kompensera för lågfrekvent brus i fonn av ströljus i kameran.

Uppñnningsåndamålet uppnås genom ett förfarande kännetecknat av att: a) ströljusbilder mäts upp i produktion för minst två olika kameratemperaturer mot platta strålare och lagras, b) ströljuset mäts upp direkt i bild under drift för ett urval, såsom en eller flera linjer, ett fåtal punkter eller hela bilden och det gjorda urvalet lågpassfiltreras, c) motsvarande urval görs i ströljusbildema, d) urvalet från ströljuset matchas mot motsvarande urval i ströljusbilderna genom att beräkna den faktor som tår tlest punkter från urvalen att stämma överens, e) bild under drifi kompenseras med beräknad faktor av matchad ströljusbild.

Genom förfarandet tillses att lågfrekvent sceninnehåll inte förstör mätningarna och att mycket brusfria bilder kan genereras.

Enligt en vidareutveckling av förfarandet föreslås att punkter i urvalet från ströljuset som avviker från ströljusfonn enligt urvalet i ströljusbilderna elimineras. Ströljus har en karakteristisk forrn som gör att avvikande former kan identifieras och uteslutas.

Exempel på avvikande former kan vara tvära hack, branta toppar och liknande.

Genom att först avlägsna delar som avviker från ströljusformen underlättas en efterföljande matchning och uppnås en effektivare ströljuskompensering.

Enligt en annan vidareutveckling av förfarandet föreslås att urvalet direkt i bild utgörs av bildens två diagonala linjer. Genom att göra ett diagonalt urval täcks bilden in från höm till höm och ett mycket representativt urval erhålls under normala förhållanden utan att behöva hantera allt fór stora datamängder, viket underlättar kompensering närmast i realtid. 10 15 20 25 30 535 607 Enligt ett altemativ till förfarandet enligt föregående stycke utgörs urvalet direkt i bild av minst en horisontell linje och minst en vertikal linje i bilden. Även detta urval täcker på ett fördelaktigt sätt bilden utan att allt för stora datamängder behöver hanteras.

Beräkningen av den faktor som får flest punkter från urvalen att stämma överens utförs med fördel under tillämpande av minsta kvadratmetoden. Även andra beräkningsmetoder kan dock tillämpas.

Enligt ännu en vidareutveckling av förfarandet, där offsetrnapp görs under drift mot en defokuserad scen eller mot en spade, elimineras lågpassbrus genom att offsetmappen högpassfiltreras och att offsetmappen kompenseras med beräknad faktor av matchad ströljusbild. Högpassfiltreringen förhindrar att nytt ströljus kommande från kalibrering mot defokuserad scen eller mot spade adderas.

Enligt ytterligare en vidareutveckling av förfarandet kompenseras det lågfrekventa bruset i än högre grad genom att offsetmappar genereras i produktion för kompensering av lågfrekvent brus i detektorn.

Ströljuskompenseringen kan utföras separat i drift eller samordnas med andra aktiviteter. En íöredragen vidareutveckling av förfarandet är att utföra strölj uskompenseringen i samband med offsetkalibrering i drift.

Ströljuskompenseringen kan exempelvis utföras i kombination med optik-NUC eller spad-NUC.

Ströljusbilder som mäts upp i produktion bör göras för minst två kameratemperatiirer.

Säskilt föreslås att ströljusbilder mäts upp i produktion för minst tre kameratemperaturer varav en kameratemperatur svarar mot rumstemperatur och minst en kameratemperatur är lägre och minst en kameratemperatur är högre än fllmStßmpßfatllffin. 10 15 20 25 30 535 607 Kortfattad beskrivning av ritningama Uppfinningen enligt angivna förfaranden kommer att beskrivas ytterligare nedan under hänvisning till bifogade ritningar där: Figgr 1 schematiskt visar en detektonnatris att inrymmas i en IR-kamera.

Figur 2 schematiskt visar en minneskrets.

Figgr 3a och 3b i ett blockflödesschema illustrerar ett exempel på ett förfarande enligt uppfinningen för kompensering av ströljus och därmed även hantering av annat brus. Övergången mellan figur 3a och figur 3b visas i ritningama medelst en streck-prickad linje.

Detaljerad utförandebeslaivning Detektorer ingående i en detektormatris hos en IR-kamera uppför sig inte lika utan uppvisar variationer i Förstärkning och offset. För att hantera dessa variationer upptas och lagras så kallade gain- och offsetmappar företrädesvis redan i produktion. Med hjälp av gainmappen korrigeras under dritt för förstärkningsvariationer hos de individuella detektorema i en matris. På motsvarande sätt används offsetrnappen för att under drift paralellförskjuta detektorsignalema hos ingående detektorer så att detektorernas förstärkningskurvor väsentligen sammanfaller. För att ytterligare belysa principema bakom gain- och offsetmapping hänvisas till vår publicerade US patentansökan US 2011/0164139 A1.

I figur 1 illustreras schematiskt en detektormatris 1 inrymd i en IR-kamera som endast antytts i lådforrn med streckade linjer. Detektonnatrisen 1 innefattar rader och kolumner med detektorer 2, vars gain- och offsetmappar efter att de tagits upp i produktion lagrats och här har illustrerats i figur 2 med en minneskrets 4 inrymmande gainmapp 5 och offsetmapp 6. Därutöver finns utrymme för lagring av ströljusbilder, vilket kommer att beskrivas mer ingående i annat sammanhang nedan. Även om 10 15 20 25 30 535 507 minneskretsen här visas som en separat enhet, kan mappar och ströljusbilder lagras separerade. Som minneskrets kan fungera varje i sammanhanget lämplig minnestyp och exempelvis minnestyper lämpade för samverkan med mikrodatorer Under hänvisning till ett schematiskt flödesschema visat i figur 3a och 3b beskrivs nu principema för ströljuskompensering och därmed sammanhängande mappning. För att tydligare markera ströljuskompenserande delen har den ringats in medelst en streckad slinga 31.

I samband med att en IR-kamera 3 produceras upptas lämpligen gain- och offseuriappar 5, 6. Blocket 7 i figur 3 illustrerar denna mappning i produktion. Vidare utförs offsetmappning under normal driñ av IR-kameran. Detta illustreras av block 8.

Offsetrnappningen kan utföras enligt principen för optisk NUC, dvs genom att defokusera den scen IR-kameran visar, till exempel genom att flytta optiska element såsom linser, och utföra mappningen mot den defokuserade scenen som uppvisar stor jämnhet. En annan möjlig princip är spad-NUC då ett spadliknande föremål införs i strålgången vid upptagning av offsetinapp.

För att eliminera lågfrekventa bidrag från scenen och från optiken i det defokuserade läget utförs enligt block 9 en högpassfiltrering. Därmed är en offsetinapp framtagen som ur brussynpunkt på ett gynnsamt sätt kan hantera det högfrekventa bruset.

För att hantera ströljus mäts ströljusbilder upp i produktion för olika temperaturer mot platta strålare och lagras i ett minne, såsom minnet 4 visat i figur 2 med en sektion 10 för ströljusbilder. Förloppet att mäta upp ströljusbilder illustreras i figur 3a med blocket 11. Ströljusmätningen i produktion kräver uppmätning vid minst två temperaturer. Lämpligt kan vara att täcka in ett temperatur-intervall på kanske 40 grader, med mätpunkter på exempelvis + 10 grader och +35 grader. För att öka noggrannheten kan uppmätning göras vid fler än två mätpunkter, vilket särskilt torde ge en effektivare ströljuskompensering ute i kantema av en bild. Särskilt föreslås att förlägga en mätpunkt till rumstemperaturen.

Ett block12 illustrerar en under drift tillgänglig bild i IR-kameran 3. 10 15 20 25 30 535 607 För att ta reda på hur stor nivå störljuset har sker en matchning av lagrade störljusbilder, block ll, med aktuell direktbild, block 12, enligt de principer som beskrivs nedan.

Utgående från aktuell direktbild görs först ett urval. Urvalet kan göras så att en eller flera linjer i bilden, ett fåtal punkter eller hela bilden bearbetas. Genom att begränsa urvalet till några linjer eller ett fåtal punkter kan beräkningstiden hållas nere. Särskilt föreslås att välja de två diagonalema i bilden. Andra lämpliga val kan vara några parallella linjer och några horisontella linjer.

För tydlighets skull beskrivs nedan ett urval som utgörs av en enda horisontell linje 13 visad i ett block 14 för att visa principen bakom ströljuskompenseringen. En sådan horisontell linje liksom andra exempel på urval innehåller även sceninnehåll som inte har med ströljuset att göra. För att separera ströljusinfonnationen från resten av bilden utförs först en lågpassflltrering av den horisontella linjen, se block 15. Därefter kan kontrolleras om den lågpassfiltrerade linjen har en form som stämmer överens med formen för ströljus. Punkter som markant avviker, till exempel tvära hack eller branta toppar, elimineras. Ett block 16 indikerar en jämförelse mellan den lågpassfiltrerade horisontella linjen och karakteristika för ströljusform erhållen från block 17. Efter lågpassfiltrering och eliminering av eventuella punkter erhålls en linje 19 som kan ha en kurvform schematiskt visad i blocket 18.

Sedan tidigare finns ströljusbilder som tagits under produktionsfasen lagrade. Blocket ll tillgängliggör sådana bilder och motsvarande linje 21 i störljusbildema är framtagen och schematiskt exemplifierad i block 20.

Nu ñnns en linje 19 representerande del av IR-kamerans direktbild och linjer 21 representerande kända kurvor från ströljusbilder. 1 ett block 22 matchas nu linjens 19 kurvform mot linjemas 21 kurvformer genom att beräkna den faktor X som får flest pixlar från kurvoma att stämma överens. Beräkningen kan utföras medelst minsta kvadratmetoden. Block 22 illustrerar ekvationsuppställningen och levererar den beräknade faktom X. I blocket 22 kan även ingå att genomföra en rimlighetsbedömning av beräknad faktor X. 10 535 507 Framtagen faktor X multipliceras sedan med den ströljusbild som bäst svarar mot linjen 19, se block 23. En förbindelse 24 visar härvid att ströljusbilden kan hämtas från blocket 11 och en förbindelse 25 pekar ut aktuell ströljusbild. Genom multiplikationen erhålls en ströljusmapp markerad genom ett block 26. Denna ströljusmapp läggs i ett block 27 ihop med offsetrnapp genererad i block 8 och högpassfiltrerad i block 9 till en mapp 28 som appliceras på IR-kamerans direktbild representerad av block 12 i ett block 29 resulterande i en färdig bild, block 30, kompenserad för ströljus och annat både lågfrekvent och högfrekvent brus.

Uppñnningen är inte begränsad till de i ovanstående såsom exempel beskrivna förfarandena, utan den kan underkastas modifikationer inom ramen för efieriöljande patentkrav

Claims (11)

10 15 20 25 30 535 607 Patentkrav

1. Förfarande för ströljuskompensering av IR-kamera, kännetecknat av att: a) ströljusbilder mäts upp i produktion för minst två olika kameratemperaturer mot platta strålare och lagras, b) ströljuset mäts upp direkt i bild under drift för ett urval, såsom en eller flera linjer, ett fåtal punkter eller hela bilden och det gjorda urvalet lågpassfiltreras, c) motsvarande urval görs i ströljusbilderna, d) urvalet från ströljuset matchas mot motsvarande urval i ströljusbildema genom att beräkna den faktor som får flest punkter från urvalen att stämma överens, e) bild under drift kompenseras med beräknad faktor av matchad ströljusbild.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att punkter i urvalet från ströljuset som avviker från ströljusform enligt urvalet i ströljusbildema elimineras.

3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att urvalet direkt i bild utgörs av bildens två diagonala linjer.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav 1-2, kännetecknat av att urvalet direkt i bild utgörs av minst en horisontell linje och minst en vertikal linje i bilden.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att faktorn beräknas medelst minsta kvadratmetoden.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, varvid en offsetrnapp görs under drift mot en defokuserad scen eller mot en spade, kännetecknat av att offsetmappen högpassfiltreras och att offsetmappen kompenseras med beräknad faktor av matchad ströljusbild.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att offsetrnapp ar genereras i produktion för kompensering av lågfrekvent brus i detektom. 10 535 507

8. F örfarande enligt något av föregående patentkrav 6 eller 7, kännetecknat av att ströljuskompenseringen utförs i samband med offsetkalibrering i drift.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav 6 - 8, kännetecknat av att ströljuskompenseringen utförs i kombination med optik-NUC.

10. Förfarande enligt något av föregående patentkrav 6 - 8, kännetecknat av att ströljuskompenseringen utförs i kombination med en spad-NUC.

11. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att ströljusbilder mäts upp i produktion for minst tre kameratemperaturer varav en kameratemperatur svarar mot rumstemperatur och minst en kameratemperatur är lägre och minst en kameratemperatur är högre än rumstemperaturen.