SE526605C2 - IR-kamera - Google Patents

Description

25 30 526 605 2 Kunden kan önska att välja andra delar av bilden än de som valts ut av den som till- handahåller bilden. Om temperaturområdet för att visa bakgrunden har satts till, ex- empelvis 20 - 40 grader Celsius kan även extrema händelser såsom en varm punkt (”hot spot”) (en termisk anomali såsom en överhettad elektrisk ledning) gå i mätt- ning i det termiska området för bilden och inte visas i bilden.

Syfte med uppfinningen Det är ett syfie med den föreliggande uppfinningen att möjliggöra visning av IR- bilder på en standard TV-apparat enligt DV eller spela in det med en standard DV- spelare och samtidigt möjliggöra att temperaturinforrnation kan hämtas från bilder- H3.

Sammanfattning av uppfinningen Detta syfie uppnås enligt uppfinningen medelst en IR-kamera innefattande: registreringsorgan anordnat att registrera strålning från ett område, eller ob- jßkt, - konverteringsmedel anordnat att mottaga en signal motsvarande den registre- rade strålningen från registreringsorganet, - DV-omvandlingsorgan anordnat att mottaga signalen från konverteringsmed- let, omvandla signalen till ett standard DV-format och mata den till en länk- lagermodul, - fysiskt lager-organ anordnat att mottaga den omvandlade signalen från DV- omvandlingsorganet, vilken IR-kamera är känneteeknad av att den innefattar - tilläggsdataorgan för att tillhandahålla tilläggsdata avseende bildbehandling for att inkludera närrmda tilläggsdata i signalen som skall sändas av fysiskt lager-organet.

Syftet uppnås också genom en DV-behandlingsenhet innefattande - mottagarorgan för att mottaga en DV-ström, vilken DV-ström innefattar åt- minstone en IR-bild och kalibreringsdata, 10 15 20 25 30 526 605 3 - samplingsorgan anslutet till mottagarorganet for att vidarebefordra varje ram till en DV-avkodare och till ett extraktionsorgan för att extrahera kalibre- ringsdata från DV-strömmen, - beräkningsorgan anordnade att mottaga DV-strömmen från samplingsorganet och kalibreringsdata från extraktionsorganet och behandla den åtminstone ena IR-bilden med användning av kalibreringsdatana, - lagringsorgan för att mottaga den omvandlade bilden från beräkningsorganet och lagra den.

Med IR-kameran enligt uppfinningen kan användaren använda en standard DV- upptagare for att spela in en IR-filmsekvens och kunna spela upp den vid ett senare tillfälle och redigera den med användning av standardmjukvara. Samtidigt har an- vändaren tillgång till kalibreringsdata, vilket möjliggör att välja ut data och behand- la filmen med användning av dedicerad mjukvara, exempelvis för att mäta tempera- turen.

Företrädesvis är fysiskt lager-organet hos IR-kameran och mottagarorganet i DV- behandlingsenheten anpassade till FireWire-standarden med användning av 32kHz Z-ch-mod.

Fysiskt lager-organet hos IR-kameran kan också vara anordnat att använda hela ljudkanalen i stället för endast en del av den. Detta ökar kapaciteten för att sända tilläggsdata.

Tilläggsdataorganet hos IR-kameran är företrädesvis anordnat at tillhandahålla nämnda tilläggsdata avseende bildbehandlingen i den delen av signalen som van- ligtvis är reserverad for ljudinformation. I detta fall är extraktionsorganet hos DV- behandlingsenheten anordnat att extrahera nämnda tilläggsdata avseende bildbe- handlingen från den delen av signalen som vanligtvis är reserverad för ljudinforma- tion. 10 15 20 25 30 526 605 Nämnda syfte uppnås också enligt uppfinningen genom en datorprogramprodukt för användning i en IR-kamera innefattande medel för att mata ut en DV-signal innefat- tande åtminstone en bild, vilket datorprogram när det körs i IR-kameran får IR- kameran att utföra följande steg: - kalibreringsdata som finns lagrade i ett minnesorgan i IR-kameran hämtas; - nämnda kalibreringsdata innefattas i DV-utsignalen.

Denna datorprogramprodukt är företrädesvis anordnad att innefatta nämnda kalibre- ringsdata i den delen av DV-utsignaien som normalt är reserverad för ljuddata.

Nämnda syfte uppnås också enligt uppfinningen med en datorprogramprodukt för användning i en DV-behandlingsenhet, vilken när den körs i DV- behandlingsenheten gör att följande procedur utförs: - kalibreringsdata extraheras från en inkommande DV-strörn innefattande åt- minstone en IR-bild, - den åtminstone ena bilden behandlas med användning av kalibreringsdata, - den behandlade bilden lagras.

Denna datorprogramprodukt är företrädesvis anordnad att extrahera kalibreringsdata från den delen av signalen som normalt är reserverad för ljuddata.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Figur l visar en IR-kamera enligt uppfinningen.

Figur 2 visar strukturen av en digital videoram (DV-ram) 21.

Figur 3 visar ett ljudblock som används enligt uppfinningen med antagandet att mo- den 32kHz ”SD-2ch audio mode” används.

Figur 4 visar en typisk konfiguration för att tillhandahålla IR-bilder i DV-forinat.

Figur 5 visar ett informationsblock strukturerat enligt en utföringsforin av uppfin- ningen. 10 15 20 25 30 526 605 5 Figur 6 visar en anordning for att mottaga och behandla cn inkommande DV-ström enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av utfiiringsformer Figur 1 visar en IR-kamera enligt uppfinningen. Såsom är vanligt i IR-kameror inne- fattar den uppfinningsenliga IR-kameran en IR-detektor 1 för att registrera strålning från ett område eller objekt. Från IR-detektorn 1 skickas de registrerade strålnings- datana vidare till en beräkningsenhet 3 som utför radiometriska beräkningar på da- tana, dvs. beräknar temperaturen i varje del av det registrerade området utifrån den registrerade strålningen.

En omvandlingsenhet 5 mottager signalen fiån IR-detektorn 1 och omvandlar den till videostandardformatet CCIR/ITU 601-2/656, även kallat 4:2:2, for att anpassas till standard TV-utgàng. Den omvandlade signalen sänds till en skärm 7 på IR- kameran. Den omvandlade signalen sänds också till en DV-komprimeringsenhet 9 som omvandlar den till ett standard komprimerat DV-fonnat och skickar den till en länklagerrnodul 1 1.

Typiskt sett, men inte nödvändigtvis, mottager länklagennodulen 1 1 även ljuddata från en ljudenhet 13 innefattande eller ansluten till en mikrofon 14, förstärkare och en digital kodnings-/avkodningsenhet.

Länklagerenheten ll kombinerar DV-fonnatdatana som mottagits från DV- komprimeringsenheten 9, innefattande digitala synkroniseringsdata, med ljuddata som mottagits från ljudenheten 13. Från länklagermodulcn 11 sänds den kombinera- de signalen till det fysiska lagret, representerat av en 1394 PHY-enhet 15, och från denna enhet via en FireWire-anslutning till en DV-upptagare (ej visad).

För att kunna få temperaturavläsningar från IR-bilder infors enligt uppfinningen en beräkningsenhet 3. Beräkningsenheten 3 är ansluten till IR-detektom 1, från vilken 10 15 20 25 30 5226 605 6 den mottager tilläggsdata som inhämtats av IR-kamerans elektronik. Dessa tilläggs- data används av temperaturberäkningsenheten 3 tillsammans med själva IR- bilderna. Tilläggsdatana innefattar kalibreringskonstanter, registrering av bak- grundsstrålning från temperatursensorer i kameran och möjligtvis andra typer av data. Dessa data samlas i behållare såsom den som visas i figur 5. En behållare an- vänds för varje bild. Behållarna sänds till länklagermodulen ll som delar upp varje behållare i fragment som läggs till DV-strömmen såsom förklaras i anslutning till figur 3. I den kända tekniken är dessa tilläggsdata inte tillgängliga.

Enligt uppfinningen inkluderas dessa data i signalen som sänds ut från l394-PHY- enheten 15. Vanligtvis delas bandbredden mellan startfáltinforination, videoinfor- mation och ljudinforrnation, såsom förklaras i anslutning till figur 2. Uppfinningen utnyttjar det faktum att DV-standarden möjliggör användning av en del av band- bredden som vanligtvis används för ljuddata till andra typer av data om så behövs.

Reduktion av ljudbandbredden reducerar givetvis kvaliteten på ljuddatana, som emellertid fortfarande är acceptabel. Samtidigt kan bandbredden som inte används fór ljuddata användas för att överföra tilläggsdata, såsom kalibreringskonstanter och bakgrundsstrålning från temperatursensorer i kameran. Dessa tilläggsdata kan an- vändas av en temperaturberäkningsenhet som finns, exempelvis i ett behandlingsor- gan i en dator på vilken IR-filmsekvensen lagras, för att beräkna temperaturinforina- tion som kan visas för användaren.

Tilläggsdatana kommer att vara en del av signalen enligt DV-standarden, vilket in- nebär att eventuella mellanliggande anordningar kommer att hantera signalen såsom en standard DV-signal. DV-sigiialen kommer att spelas in och mottagas av all stan- dard DV-utrustning. När den spelas upp eller mottages av en dator kommer en stan- dard DV-drivenhet att extrahera ljuddata och videodata och visa dessa data för an- vändaren. Användaren kan redigera med hjälp av standard mjukvaruverktyg för att klippa ur intressanta delar från IR-filmsekvensen och lagra dem. Eftersom DV- ramar är fasta, dvs. de är inte beroende av information från tidigare ramar, och varje 10 15 20 25 30 7 ram kommer att vara fylld med IR-kalibreringsinformation, kommer IR-DV- filmsekvensen inte att förstöras om den redigeras vid ett senare tillfälle.

Med en dedicerad mjukvarudrivenhet och dedicerade mjukvarutillämpningar kan temperaturavläsningar från DV-filmsekvenserna omräknas till temperaturdata, som kan visas för användaren.

Användningen av 32kHz DV audio mode, som omtalas i DV-standarden såsom ”SD-2ch audio mode”, får tjäna som exempel. Genom att koppla om denna mod till låst mod (”locked mode”) för att synkronisera ljud och bild, blir 2160 bytes eget data tillgängliga i NTSC TV-mod. Alternativt, i PAL TV-mod blir 2592 bytes till- gängliga. Låst mod säkerställer att tillgängliga databytes synkroniseras, vilket inne- bär att länklagret kommer att lägga dem i den DV-videoramen som alstras för tillfäl- let.

FireWire-standarden möjliggör fyra olika ljudmoder. Bortsett från 48kHz 1 kanal, där alla tillgängliga bytes används för ljudinformation stöder endast 32kHz 2-kanal- moden låst mod, dvs. synkronisering av ljudet och, enligt uppfinningen, IR-datana, med varje bild. Enligt uppfinningen behövs låst mod för att säkerställa korrekt tolk- ning av varje bild. I nuläget måste därför 32kHz 2-kanalsmod användas enligt upp- finningen om inte en egen lösning utvecklas. Altemativt kan hela ljudkanalen an- vändas för tilläggsdata. Detta alternativ förutsätter också att synkroniseringsmeka- nismen läggs till såsom en del av kalibreringsdata eller på något annat sätt.

När DV med inbyggda IR-kalibreringsdaga sänds över IEEE 1394 (vanligtvis kallat FireWire) kommer en DV-ram (en enskild bild) att delas upp i 250 giltiga DVC- paket, dvs. utöver de ytterligare tomma paket som sänds för varje 15:e paket. En egen mjukvarudrivenhet samlar in de 25 O giltiga BVC-paketen och sätter ihop dem till en hel DV-ram 21 såsom visat i figur 2. 10 15 20 25 30 Figur 2 visar strukturen av en digital videoram (DV-ram) 21. Ramen 21 består av 10 eller 12 DIF-sekvenser, även om endast tre DIF-sekvenser 23, 25, 27 visas i figur 2.

Varje DIF -sekvens innefattar ett startfalt 29, en subkoddel 31, en VAUX-del 33 och en ljud- och bild-del 35. Varje DIF-sekvens är indelad i 150 DIF-block 37, 39, 41, 43, vilka innehåller sekvenserna 29-35. Varje DIF-block 37-43 har ett ID-fålt 45 och ett datafält 47. De första sex DIF-blocken i en DIF ~sekvens innefattar startinforma- tion. Återstående 144 DIF-block är anordnade i en matris av 935 block, där blocken i den första kolumnen av block vanligtvis är dedicerade till ljuddata och resten är dedicerade till bild. Enligt uppfinningen används emellertid några av blocken som är avsedda for ljuddata for att överföra andra typer av data.

Figur 3 visar ett ljudblock som används enligt uppfinningen, med antagandet att 32kHz ”SD-Zch audio mode” används. Av de 80 bytes som finns i blocket används ett första fält 51 innefattande tre (bytes nr. 0-2) för identitetsinformation för blocket.

Ett andra fält 53 innefattande bytes nr. 3-7 används för Audio Auxiliary AAUX.

Normalt skulle bytes nr. 8-79 användas för ljuddata. Enligt uppfinningen används emellertid ett tredje fält 55 innefattande bytes nr. 8-55 för ljuddata. Det återstående fältet 57, innefattande bytes nr. 56-79 kan sedan användas för andra ändamål. Enligt uppfinningen används dessa bytes för att överföra data avseende IR- bildinspelningen, såsom kalibreringsdata.

Vid användning av ljudblocket såsom visat i figur 3 kan 24 bytes för varje ljudblock användas för andra ändamål. Såsom diskuterat i anslutning till figur 2 finns 9 1 jud- block, vilket innebär att 216 bytes för varje DIF-sekvens kan användas för andra än- damål. Med NTSC TV-mod kan därför 2160 bytes i varje ram användas för andra data såsom IR-kalibreringsdata. Kapaciteten som behövs för IR-kalibreringsdata skulle normalt ligga omkring 1500 bytes beroende på hur funktionen är realiserad.

Figur 4 visar en typisk konfiguration för att tillhandahålla IR-bilder i DV-format, Lex. till kunder. En IR-kamera 61 registrerar temperaturdata, omvandlar dem till en 10 15 20 25 5126 605 9 DV-formatbild och skickar bilden till en DV-upptagare 63. Från DV-upptagaren kan bilden skickas vidare till en dator 65 eller visas på en TV-skärrn 67. DV-upptagaren kan vara vilken som helst typ av DV-upptagare som kan mottaga indata från en ex- tem enhet, t.ex. via en FireWire-anslutning. I tillägg till en standard DV-upptagare kan den därför vara exempelvis en dator eller en videokamera med sådana funktio- ner, såsom en standard handhållen eller stationär DV-videokamera.

Enligt den kända tekniken kan den vidaresända bilden endast visas på datorn eller TV-skärmen, och endast mycket enkel redigering kan utföras, såsom att välja en se- kvens i tiden. Enligt uppfinningen kan emellertid den vidaresända bilden undergå efterbehandling. I efterbehandlingen kan en temperatur beräknas för varje individu- ell bildpunkt, och temperaturen kan i sin tur analyseras.

Mjukvaran som används i datom för att analysera datana som tillhandahålls enligt uppfinningen måste vara anpassade till strukturen på de tillhandahållna datana. Den- na struktur kan vara anpassad för speciella behov. Figur 5 visar ett exempel på en sådan struktur. I detta exempel innefattar en databehållare 71 om 1500 bytes linj äri- seringsparametrar 73, överföringsparametrar 75, temperaturområde 77, bakgrunds- strålning 79, fargsättningsinfonnation 8l, kamerainställningar 83 och en tidstämpel 85. Behållaren kan även innefatta andra typer av data, såsom optiska parametrar (ej visade), exempelvis för extem tilläggsoptik. Denna behållare 71 är sammanhållen med IRDV-strömmen och kan hämtas med hjälp av mjukvara i mottagarenheten.

Varje ljudblock har en specificerad plats i en ram, vilket innebär att identitetsinfor- mation inte behövs. För att hämta datana läser programmet först de första 56 lj ud- DIF-blocken i varje ram. Programmet bör kontrollera ljudkällebeskrivningen för varje rain för att säkerställa att ljudmoden är 32kHz SD-2ch. Enligt en utförings- form regleras mediaströmmen av en DCOM-server. 10 15 20 25 526 605 10 Figur 6 visar mottagning och behandling av DV-strömmen, t.ex. i en dator. De flesta av enhetema i figur 6 utför standardfunktioner och är kända for fackmannen. En in- kommande DV-ström, som visas såsom en pil 101, mottages i en mottagarenhet 103.

Från mottagarenheten 103 matas DV-strömmen till en DV-uppdelare 104 som delar upp strömmen och sänder ljudinformationen, dvs. fälten 51, 53 och 55 i figur 3 till en ljudåtergivare (sound renderer) 105 och hela DV-ramen till en sampelgripare (sample grabber) 107. Sampelgriparen 107 kopierar de inkommande ramarna till en IR-kalibreringsdataextraherare 109 som extraherar kalibreringsdatana, dvs. de som visas såsom 57 i figur 3, och skickar dem till en beräkningsenhet 1 1 1. Beräknings- enheten 111 använder kalibreringsdata för att sätta villkor för vad som skall visas och hur, t.ex. färgsättning av IR-bilden. Från sampelgriparen 107 skickas de in- kommande ramarna även till en DV-avkodare 113 på sedvanligt sätt. Från DV- avkodaren 113 skickas de inkommande ramarna vidare till en enhet som införts en- ligt uppfinningen, som kallas en dedicerad IR-återgivare 115. IR-återgivaren 115 mottager även villkoren från beräkningsenheten 111 for användning såsom styrin- formation när bilden skall visas. IR-átergivaren använder färgsättningsinfonnatio- nen 79 och annan styrinformation för att utföra följande: skapa en temperaturrelaterad bild att visas på skärmen, - fárgsätta bilden med användning av en lämplig algoritm for färgsättning och linjärisering, - skapa numerisk analysinformation i form av mätvärden, och - visa analysresultaten grafiskt.

I det ideala fallet omvandlas varje bild i DV-strömmen och lagras i en separat fil i ett minnesorgan l 17.

Claims (11)

10 15 20 25 30 \) f- 605 I o ø o o | o a c | oo o on ll Patentkrav

1. l. IR-kamera innefattande: registreringsorgan (l) för att registrera strålning från ett ornråde, eller objekt, - konverteringsmedel (5) för att mottaga en signal motsvarande den registrera- de strålningen från registreringsorganet (1), - DV-omvandlingsorgan (9) för att omvandla signalen till ett standard DV- format och mata den till en lånklagermodul (1 1), - fysiskt lager-organ (15) för att sända den omvandlade signalen, vilken IR- kamera år kännetecknad av att den innefattar - tilläggsdataorgan (3) for att tillhandahålla tilläggsdata avseende bildbehand- ling for att inkludera nämnda tilläggsdata i signalen som skall sändas av fy- siskt lager-organet (15).

2. IR-kamera enligt krav 1, varvid fysiskt lager-organet är anpassat till FireWire- standarden med användning av 32kHz 2-ch-mod.

3. IR-kamera enligt krav 1, varvid fysiskt lager-organet hos IR-kameran är anordnat att använda hela ljudkanalen.

4. IR-kamera enligt krav 2 eller 3, varvid tilläggsdataorganet är anordnat at tillhan- dahålla nämnda tilläggsdata avseende bildbehandlingen i den delen av signalen som vanligtvis år reserverad för ljudinfonnation.

5. DV-behandlingsenhet innefattande - mottagarorgan (103) fór att mottaga en DV-ström, vilken DV-ström innefat- tar åtminstone en IR-bild och kalibreringsdata - samplingsorgan (107) for att vidarebefordra varje ram till en DV-avkodare (113) och till ett extraktionsorgan (109) för att extrahera kalibreringsdata från DV-strömmen, 10 15 20 25 526 605 o ø o c ø o o I U ø n: 12 - beräkningsorgan (1 l 1) anordnade att mottaga DV-strömmen från samplings- organet (107) och kalibreringsdata från extraktionsorganet och behandla den åtminstone ena IR-bilden med användning av kalibreringsdatana, - lagringsorgan för att mottaga den omvandlade bilden från beräkningsorganet och lagra den.

6. DV-behandlingsenhet enligt krav 5, varvid mottagarorganet är anpassat till Fire- Wire-standarden med användning av 32kHz 2-ch-mod.

7. DV-behandlingsenhet enligt krav 6, varvid extraktionsorganet är anordnat att ex- trahera nämnda tilläggsdata avseende bildbehandlingen från den delen av signalen som vanligtvis är reserverad för ljudinformation.

8. Datorprogramprodukt för användning i en IR-kamera innefattande medel för att mata ut en DV-signal innefattande åtminstone en bild, vilket datorprogram när det körs i IR-kameran får IR-kameran att utföra följ ande steg: - kalibreringsdata som finns lagrade i ett minnesorgan i IR-kameran hämtas; - nämnda kalibreringsdata innefattas i DV-utsignalen.

9. Datorprogramprodukt enligt krav 8, vidare anordnad att innefatta nämnda kalibre- ringsdata i den delen av DV-utsignalen som normalt är reserverad för ljuddata.

10. Datorprogramprodukt för användning i en DV-behandlingsenhet, vilken när den körs i DV-behandlingsenheten gör att följande procedur utförs: - kalibreringsdata extraheras från en inkommande DV-ström innefattande åt- minstone en IR-bild, - den åtminstone ena bilden behandlas med användning av kalibreringsdata, - den behandlade bilden lagras. 526 605 C I I I I O g I'.:... O O 13

11. Datorprogramprodukt enligt krav lO, varvid extraktion av kalibreringsdata görs från den delen av signalen som normalt är reserverad för ljuddata.