[发明专利]用于红外相机的平场校正系统和方法

说明书

提供了各种技术来执行红外相机的平场校正(FFC)。在一个示例中，一种系统包括红外相机的焦平面阵列(FPA)，其被配置为响应于由FPA通过红外相机的光路接收的红外辐射来捕获热图像数据。该系统还包括被配置为存储一组补充FFC值的存储器。该系统还包括处理器，该处理器被配置为至少基于红外相机的内部部件的温度和/或温度变化速率来确定缩放因子；基于缩放因子和一组补充FFC值生成经缩放的一组补充FFC值；并将经缩放的一组补充FFC值应用于热图像数据，以调整与第一光路至少一部分关联的非均匀性。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年7月27日提交且题为“用于红外相机的平场校正系统和方法(FLAT FIELD CORRECTION SYSTEMS AND METHODS FOR INFRARED CAMERAS)”的美国临时专利申请第62/537,648号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及热成像系统，并且更具体地，涉及用于校准热成像设备(例如焦平面阵列)的系统和方法。

背景技术

检测红外辐射的焦平面阵列(FPA)在本领域中是周知的，并且被红外相机用于提供热图像。例如，穿过红外相机的光路的红外辐射被FPA的红外检测器接收，FPA的红外检测器提供用于二维图像的像素的热图像数据。

由于各个红外检测器对入射红外辐射的响应非均匀，因此FPA提供的热图像质量可能会下降。导致性能下降的因素可以包括，例如，各个红外检测器的物理特性(即尺寸和位置)、红外辐射吸收系数、电阻、电阻温度系数(TCR)、热容和/或导热系数的变化。来自周围机械部件的非均匀场外红外辐射也会降低FPA性能。因为与由于入射红外辐射引起的实际响应的大小相比，该非均匀性的大小可能较大，所以通常使用各种技术来补偿该非均匀性并获得期望的信噪比。

例如，可以通过将快门(即，光学遮挡，也称为校准标记)插入红外相机的光路中，在一个或多个水平的光子通量上校准FPA。可以调节快门的温度以模仿FPA检测的热黑体。FPA摄取快门的一个或多个数据帧或快照以校准其响应，然后可以使用收集的数据来校准FPA以提供更均匀的响应。通常将快门位置选择为尽可能靠近FPA(即，在FPA和透镜之间)，以减小快门尺寸，并且从而提供更紧凑的红外相机。

尽管上述快门校准技术允许针对快门和FPA之间的光路部分对FPA进行校准，但它无法校准FPA来校正快门叶片的和由光路的其他部分(包括例如，透镜、窗、安装硬件或可能在快门前面(即不在快门和FPA之间)实现的红外相机的其他部件)引起的场外红外辐射的热非均匀性。由于使FPA检测到的热图像数据辐射测量失真，这样的非均匀性可能进一步降低FPA性能。因此，需要一种校准红外相机内的FPA的改进方法。

发明内容

一个或多个实施例可用于提供用于红外相机的平场校正(FFC)。例如，可以校准红外相机的红外检测器以确定FFC值，该FFC值可以用于校正与红外相机的光路关联的非均匀性。还可以确定补充平场校正(SFFC或补充FFC)值，并将其应用于热图像数据，以进一步校正这样的非均匀性。在一些方面，可以将缩放因子应用于补充FFC值，以基于红外相机和/或其部件(例如焦平面阵列、透镜、壳体等)的温度和/或温度变化速率来调整补充FFC值。可以在不同的时间实例上应用不同的缩放因子。例如，可以响应于温度和/或温度变化速率的变化(例如，由一个或多个温度传感器进行测量)，实时地或近实时地调整所应用的缩放因子。

在一个实施例中，一种系统包括红外相机的FPA，其被配置为响应于由FPA通过红外相机的第一光路接收的红外辐射来捕获热图像数据。该系统还包括被配置为存储一组SFFC值的存储器。该系统还包括处理器，该处理器被配置为确定红外相机的内部部件的温度。该处理器还被配置为至少基于内部部件的温度和/或温度变化速率来确定缩放因子。该处理器还被配置为至少基于缩放因子和一组SFFC值来生成经缩放的一组SFFC值。该处理器还被配置为将经缩放的一组SFFC值应用于热图像数据，以调整与第一光路的至少一部分关联的非均匀性。