SE1130099A1 - Förfarande för gainmappgenerering i en IR-kamera, samt IR-kamera för utförande av gainmappgenerering - Google Patents

Description

15 20 25 30 Detta innebär att befintlig mapp genererad under produktion får approximera gainvärdena för ett större temperaturområde och att offsetmappen sedan under drift får korrigera för återstoden. Detta innebär dock att spatiellt brus (”f1x pattern noise”, FPN) uppstår som växer med temperaturskillnadema mellan den temperatur som mappen gjordes vid, temperaturen på spaden och temperaturen på den scen som for tillfället iakttas. En annan källa till spatiellt brus är att detektom åldras och pixlarnas egenskaper därmed ändras med tiden.

Offsetkalibrering av en IR-kamera mot en införbar spade är förut känt genom exempelvis US 2002/0162963 Al.

Det är även känt att kalibrera gain vid två olika temperaturer genom EP 1 253 779 Al.

I detta fall exponeras kamerans bildfältet för olika temperaturbilder såsom kombinationer av himmel och moln. För att genomföra en sådan kalibrering tas kameran ur sin normala position och defokuseras kamerans bildfält. Detta innebär att ett omfattande driftavbrott råder under tiden bilder vid olika temperaturer tas upp.

Denna kalibreringslösning förutsätter användandet av en skannande detektor för att kunna utnyttja olika temperaturer i samma scen för gainberäkningar.

En viss kompensering för det spatiella bruset erhålls även vid offsetkalibrering mot scenen genom att defokusera bilden och beräkna offseten mot bilden. En reducering av det spatiella bruset erhålls, men så fort som scentemperaturen ändras kommer felet från gainfaktom att slå igenom.

Sammandrag av uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande och en IR-kamera som medger generering av gainmappar under drift för undertryckning av främst spatiellt brus och som är bättre anpassade till rådande temperarurförhållanden och ingående detektorers aktuella egenskaper. Genom gainmappgenereringen under drift finns en gainmapp tillgänglig som alltid är optimerad mot den scen som kameran tittar på för tillfället. Sammantaget åstadkoms en avsevärd höjning av bildkvalitet. 10 15 20 25 30 Uppfinningsåndamålet uppnås genom ett förfarande kånnetecknat av att en gainmapp genereras under drift baserat på en mot en infälld spade genererad bild och en bild genererad mot en defokuserad scen, vilken genererad gainmapp pixelvis appliceras på av IR-kamerans IR-sensor mottagen bild, samt en IR-kamera kännetecknad av att att IR-kameran innefattar en gainmappgenerator för generering av gainmappar under drift, vilken gainmappgenerator innefattar ett styrorgan för styrning av fokuseringsmekaninsmen till ett defokuserat läge och styrning av den införbara spaden till ett infört läge, varvid erhålls en mot infälld spade genererad bild och en bild genererad mot defokuserad scen, och vilken gainmappgenerator innefattar ett utvärderingsorgan som baserat på mot infälld spade genererad bild och bild genererad mot defokuserad scen genererar en gainmapp.

Genom det föreslagna förfarandet och den föreslagna IR-kameran kan gain-faktorn korrigeras för varje pixel under drift av kameran utifrån den scen som IR-kameran är inriktad mot. För att generera en gainmapp behövs två plana ytor med olika temperatur. Den ena ytan utgörs av spaden och den andra av en defokuserad faktisk scen. På grund av att kameran har en egenuppvårmning uppstår i normala fall en temperaturdifferens mellan spaden inuti kameran och den faktiska scenen. Genom defokusering och högpassfiltrering av den faktiska scenen som inte år plan skapas en scen som kan betraktas som plan.

På grund av att spaden normalt är placerad inuti kameran kommer en mapp mot spaden inte att kunna kompensera för linser eller andra optiska element framför spaden. Vidare kommer den defokuserade bilden att innehålla lågfrekventa inslag från scenen. Enligt en vidareutveckling av förfarandet tas problemen med spadens placering inuti kameran och de lågfrekventa inslagen från scenen om hand genom att den under drift genererade gainmappen högpassfiltreras och att den högpassfiltrerade mappen läggs samman med lågpassdelen av en gainmapp genererad under produktion i fabrik. Enligt samma princip föreslås att IR-kameran innefattar ett högpassfilter.

Det finns dock tillfällen när det inte är möjligt eller lämpligt att generera en gainmapp under drift. Ett exempel år det fall att spade och scen har precis samma temperatur.

För att hantera detta fall föreslås enligt en annan vidareutveckling av förfarandet att 10 15 20 25 30 spadtemperatur och scentemperatur för defokuserad scen detekteras och att gainmapp under drift genereras vid skillnad över en viss inställbar tröskel i spadtemperatur och scentemperatur för defokuserad scen. Enligt samma princip föreslås för IR-kameran att den innefattar spadtemperatur- och scentemperaturbestämmande organ.

Ett annat tillfälle då det inte är lämpligt att generera en gainmapp kan vara när scenen är allt för ojämn, exempelvis på grund av att solen ingår i bilden. För att möta denna situation föreslås att oj ämnheter i den defokuserade scenen detekteras och endast vid oj ämnheter under en viss inställbar tröskel genereras nya mappar under drift. IR- kameran förses därvid med organ för bestämning av bildojämnheter.

Spadtemperatur- och scentemperaturbestämmande organ, organ för bestämning av bildoj ämnheter och organ för samordnande av spadrörelse och defokuseringsrörelse är företrädesvis innefattade i den bildbehandlande enheten som kan utgöras av en processor, såsom mikroprocessor. Bestämning av temperatur, bildoj ämnheter och rörelsesamordning utvärderas således i processom baserat på information från IR- SCIISOITI.

För att göra ett så kort avbrott som möjligt för gainmappgenerering under drift av kameran föreslås enligt ännu ett fördelaktigt förfarande att vid gainmappgenerering under drift mot infälld spade genererad bild tas samtidigt som fokus flyttas för generering av en bild mot en defokuserad scen. Genom denna samordning av rörelser och moment utförs gainmappgenereringen åtminstone delvis i två tidsmässigt parallella processer som bidrar till att hålla ner avbrottstiden och därmed uppfylla högt ställda tidskrav. För IR-kameran gäller därvid att den innefattar organ för samordnande av spadrörelse och defokuseringsrörelse.

Med fördel är enligt ett utförande av IR-kameran gainmappgeneratom innefattad i den bildbehandlande enheten som kan utgöras av en mikroprocessor.

Enligt ett föreslaget utförande av IR-kameran är spaden anordnad införbar i optikarrangemanget mellan en ingångslins och av fokuseringsmekanismen styrda optiska element. Alternativt föreslås att spaden är anordnad införbar i optikarrangemanget bakom fokuseringsmekanismen sett i riktning från IR-kamerans 10 15 20 25 30 ingångsöppning Ett arrangemang med spaden integrerad i kameran på detta sätt skapar vanligen en användbar temperaturskillnad mellan spaden och en defokuserad SCCII.

Kortfattad beskrivning av ritningama Uppfinningen kommer att beskrivas ytterligare nedan i exemplifierad form under hänvisning till bifogade ritningar där: Figur 1 schematiskt visar en IR-kamera enligt uppfinningen Figur 2 mer i detalj visar exempel på funktioner i en bildbehandlingsenhet som kan ingå i IR-kameran enligt figur 1.

Figur 3 schematiskt visar ett flödesschema beskrivande ett gainmappgenereringsförlopp enligt uppfinningen.

Detaljerad utförandebeskrivning I figur 1 visas schematiskt en IR-kamera 1. På kamerans ingångssida finns en ingångsöppning 2 och här i form av en ingångslins 3. Ingångslinsen 3 ingår i ett optikarrangemang 34. Strålgången från en scen som betraktas indikeras med en central stråle 4 och två perifera strålar 5 och 6. Bakom ingångslinsen 3 finns en forflyttbar spade 7 anordnad. I det i figur 1 visade utförandet är spaden anordnad att införas mellan en ingångslins och fokusoptik. I ett altemativt icke visat utförande kan spaden anordnas bakom fokusoptiken sett från IR-kamerans ingångöppning 2. Föreslagna spadplaceringar utesluter inte andra altemativ. Spaden kan ha formen av en plan platta som är infällbar eller inskjutbar medelst en icke visad transportmekanism av något lämpligt känt slag. I figuren visas spaden 7 i ett ytterläge utanför strålgången 4-6.

Spadens 7 infällda eller inskjutna läge indikeras med streckade linjer 8 och en dubbelriktad streckad pil 9 indikerar spadens rörelse mellan ytterlåge och infällt/inskjutet läge. I strålgången bakom spadens infällda/inskjutna läge finns en fokuseringsmekanism som i en enkel visad form kan bestå av en enda förskjutbar lins 10. Den förskjutbara linsen 10 ingår tillsammans med ingångslinsen 3 i 10 15 20 25 30 optikarrangemanget 34. Streckade linjer ll indikerar ett alternativt läge för linsen 10 och en streckad dubbelriktad pil 12 indikerar linsens 10 förflyttningsrörelse. Efter att ha passerat fokuseringsmekanismen infaller strålarna 4-6 mot en IR-sensor 13 som i pixelform levererar en bild till en bildbehandlande enhet 14 kopplad till ett minne 15.

I detta fall visas minnet separerat från bildbehandlingsenheten men minnet 15 kan lika väl ingå i bildbehandlingsenheten 14. I minnet 15 kan bland annat lagras gainmappar 16 och offsetmappar 17 vart efter de skapas. För presentation av slutligt bildbehandlad och kompenserad bild är en display 26 anordnad. Givetvis kan i optikarrangemanget 34 ingångslinsen 3 och den förskjutbara linsen 10 ersättas med andra optiska komponenter både till typ och antal för att åstadkomma adekvata funktioner.

Bildbehandlingsenheten 14, närmare visad i figur 2, kan bland annat innefatta följ ande interna eller nära anslutna fiinktioner. En gainmappgenerator 18 med styrorgan 19 för styrning av fokuseringsmekanismen 10 och utvärderingsorgan 20 som baserat på mot infälld spade genererad bild och bild genererad mot defokuserad scen genererar en mapp, högpass- och lågpassfilter 21, 22, temperaturbestämmande organ 23, organ för bestämning av bildojämnheter 24 och organ för samordning av spad- och defokuseringsrörelse 25.

Gainmappgenereringsförloppet beskrivs nedan under hänvisning till flödesschemat i figur 3.

Enligt block 27 mäts en scen in och görs en bedömning om en gainmapp kan genereras. Bedömningen kan bland annat handla om ett kort avbrott för kalibrering är lämpligt med tanke på de scener som är under betraktande. Vidare kan en preliminärbedömning göras om iakttagen scen lämpar sig för defokusering, dvs till exempel inte är alltför ojämn.

I det fall att gainmappgenerering bedöms möjlig, startar enligt block 28 gainmappgenerering genom att spaden 7 enligt figur 1 fälls in i strålgången 5-7 och en defokuseringsrörelse påbörjas genom att förflytta linsen10 till ett defokuserat läge.

Det kan här observeras att linsen 10 nu inte styrs för att fokusera inkommande strålning mot IR-sensom 14 utan för att snarare omvänt skapa en defokuserad bild. 10 15 20 25 I Blocket 29 görs en bedömning om spaden har en temperatur som är användbar. Ett krav för att skapa en ny gainmapp är att spadens 7 temperatur skiljer sig från temperaturen i bilder mot en defokuserad scen. Vid godtagbar temperaturskillnad samlas en bild mot spaden in.

Enligt blocket 30 falls spaden 7 ut och samlas sedan in bilder mot den defokuserade SCCIICII.

Baserat på de mot spaden och den defokuserade scenen insamlade bilder svarande mot olika temperaturer skapas nu enligt block 31 en gainmapp genom ihopläggning.

Ihopläggningen baseras på en beräkning av nivåökningen per temperatursteg för varje pixel, gain. Därefter högpassfiltreras den skapade mappen.

I efterföljande steg läggs enligt block 32 den skapade högpassfiltrerade mappen samman med en lågpassfiltrerad fabriksgenererad mapp. Därmed har skapats en gainmapp som är optimerad mot den scen som kameran tittar på i denna stund.

Den nu skapade gainmappen appliceras enligt block 33 pixelvis på en IR-bild som slutligen presenteras på en display 26.

Uppfinningen är inte begränsad till de i ovanstående såsom exempel beskrivna förfarandena och kamerautförandena, utan den kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav

Claims (15)

10 15 20 25 30 Patentkrav

1. Förfarande för gainmappgenerering i en IR-kamera, kännetecknat av att en gainmapp genereras under drift baserat på en mot en infalld spade genererad bild och en bild genererad mot en defokuserad scen, vilken genererad gainmapp pixelvis appliceras på av IR-kamerans IR-sensor mottagen bild.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den under drift genererade gainmappen högpassfiltreras och att den högpassfiltrerade mappen läggs samman med lågpassdelen av en gainmapp genererad under produktioni fabrik.

3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att spadtemperatur och scentemperatur för defokuserad scen detekteras och att gainmapp under drift genereras vid skillnad över en viss inställbar tröskel i spadtemperatur och scentemperatur för defokuserad scen.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att bildoj ämnheter i den defokuserade scenen detekteras och endast vid oj ämnheter under en viss instållbar tröskel genereras nya mappar under drift.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att vid gainmappgenerering under drift mot infalld spade genererad bild tas samtidigt som fokus flyttas för generering av en bild mot en defokuserad scen.

6. IR-kamera med gainmappkompensering innefattande en IR-sensor för mottagning av IR-strålning via ett optikarrangemang med fokuseringsmekanism, en i optikarrangemanget införbar spade, en bildbehandlande enhet och ett minne, kännetecknad av att IR-kameran innefattar en gainmappgenerator för generering av gainmappar under drift, vilken gainmapp generator innefattar ett styrorgan för styming av fokuseringsmekaninsmen till ett defokuserat låge och styrning av den inforbara spaden till ett infört läge, varvid erhålls en mot infalld spade genererad bild och en bild genererad mot defokuserad scen, och vilken gainmappgenerator innefattar ett 10 15 20 25 30 utvårderingsorgan som baserat på mot infälld spade genererad bild och bild genererad mot defokuserad scen genererar en gainmapp.

7. IR-kamera enligt patentkravet 6, kännetecknad av att gainmappgeneratom är innefattad i den bildbehandlande enheten.

8. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-7, kännetecknad av att IR- kameran innefattar ett högpassfilter.

9. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-8, kännetecknad av att IR- kameran innefattar spadtemperatur- och scentemperaturbestämmande organ.

10. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-9, kännetecknad av att IR- kameran innefattar organ för bestämning av bildoj ämnheter.

11. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-10, kännetecknad av att IR-kameran innefattar organ för samordnande av spadrörelse och defokuseringsrörelse.

12. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-11, kännetecknad av att spaden är anordnad införbar i optikarrangemanget mellan en ingångslins och av fokuseringsmekanismen styrda optiska element.

13. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-11, kännetecknad av att spaden är anordnad införbar i optikarrangemanget bakom fokuseringsmekanismen sett i riktning från IR-kamerans ingångsöppning.

14. IR-kamera enligt något av föregående patentkraven 9, 10 eller 11 kännetecknad av att nåmnda organ år innefattade i den bildbehandlande enheten.

15. IR-kamera enligt något av föregående patentkrav 6-14, kännetecknat av att den bildbehandlande enheten utgörs av en processor, såsom mikroprocessor.