[发明专利]辐射成像

说明书

一种通过未校准或部分校准的热成像装置产生校准的辐射图像的方法，所述方法包括以下步骤：根据不同捕获条件组捕获第一图像和第二图像，获得表征所述捕获条件组之间的差异的运动矩阵，获得表征所述第一图像和第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵，并获得系统增益，并通过对所述系统增益、运动矩阵和点扩散函数矩阵进行求逆来计算漂移；以及通过对所述系统增益、运动矩阵、点扩散函数矩阵和所述第一图像和第二图像进行求逆来计算校准的图像。

技术领域

本发明涉及成像系统，特别是涉及红外成像装置方法，更具体地，涉及通过校准热图像来获得辐射图像的装置和方法。

背景技术

在[1]中公开了基于非制冷微测辐射热计的热焦平面阵列(Uncooled micro-bolometers based thermal focal plane array,UC-FPA)，其为IR检测开辟了新的机会。US-FPA的特征在于体积小、功耗更低且价格低廉。因此，基于US-FPA的相机在许多军事和商业应用中可用作热成像装置[2]。UC-FPA的便携性允许将基于US-FPA的相机安装在微型无人驾驶飞行器上，这对于农业和环境监测非常有吸引力。

在[3]中公开了农作物的辐射测绘。尽管相机安装有保护罩，但FPA温度受风速的影响，并且在一定程度上受到与云层相关的辐射水平的变化的影响。来自表面的对流取决于流体速度[4]。因此，FPA温度的变化可以通过相机周围的可变风速来解释，其中包络温度影响FPA温度[2]。表面温度还取决于由于辐射平衡而与环境的热交换[4]。FPA温度的漂移限制了从热成像相机获得辐射图像的可能性。因此，校准相机响应以稳定相机读数是重要的挑战。

典型的微测辐射热计包括两个主要部分：通过热辐射加热的吸收器和电阻随温度变化的温度计。微测辐射热计读数(r(x,y))是电压或电流值[1]。所获得的读数被转换为灰度信号。微测辐射热计的热隔离允许热感测，而无需昂贵的冷却负担。

因此，存在长期而未满足的需求，提供基于US-FPA的相机，其被配置用于通过校准热图像来获得辐射图像。

发明内容

因此，本发明的一个目的是公开一种校准热成像装置的增益值的方法，所述热成像装置包括多个非制冷微测辐射热计的焦平面阵列。上述方法包括以下步骤：(a)借助于所述热焦平面阵列在第一组捕获条件下捕获感兴趣的对象的第一图像y₁；(b)将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件；(c)借助于所述热焦平面阵列在第二组捕获条件下捕获所述感兴趣的对象的第二图像y₂；(d)获得表征所述第一组捕获条件和第二组捕获条件之间的差异的运动矩阵[Μ(Δ)]；(e)分别获得表征所述第一图像和第二图像的模糊条件的点扩散函数矩阵[A₁]和[A₂]；(f)通过与所述运动矩阵[M(Δ)]和点扩散函数矩阵[A₁]、[A₂]和增益[G]相关的求逆过程来计算漂移；以及(g)通过对所述运动矩阵[M(Δ)]和所述点扩散函数矩阵、[A₁]、[A₂]、增益[G]以及所述第一图像y₁和第二图像y₂进行求逆来计算校准的图像。

本发明的另一目的是公开将所述第一组捕获条件改变为第二组捕获条件的步骤包括选自由以下组成的组中的动作：将所述热成像装置散焦、空间移动所述热成像装置、将像差元件引入所述热成像装置、以及上述任何组合。

本发明的另外的目的是公开空间不变的增益值。

本发明的另外的目的是公开一种方法，所述方法包括校正所获得图像的灰度的步骤。

本发明的另外的目的是公开在光谱范围捕获所述第一图像y₁和第二图像y₂的步骤，所述光谱范围选自由以下组成的组：紫外光谱范围、可见光谱范围、近红外光谱范围、中红外光谱范围、远红外光谱范围及其任何组合。