具有圖形溫度曲線的熱成像相的制造方法
【專利摘要】使用熱成像相機(jī)監(jiān)測對象的隨時間推移的溫度的方法和設(shè)備。所述方法和設(shè)備可以選擇的時間間隔在場景內(nèi)從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集紅外溫度數(shù)據(jù)，并在數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線。
【專利說明】具有圖形溫度曲線的熱成像相機(jī)
【背景技術(shù)】
[0001]在各種情況下均使用熱成像相機(jī)。例如，在維修檢查期間經(jīng)常使用熱成像相機(jī)來對設(shè)備進(jìn)行熱檢查。這種設(shè)備可包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械、電器面板、或成排的斷路器、其它類型的設(shè)備。熱檢查可以檢測諸如過熱機(jī)械或電氣元件的設(shè)備熱點，有助于確保在出現(xiàn)更嚴(yán)重的問題之前及時地維修或更換過熱設(shè)備。
[0002]取決于相機(jī)的配置，熱成像相機(jī)也可生成同一對象的可見光圖像。相機(jī)可以協(xié)作方式顯示紅外圖像和可見光圖像，例如以幫助操作人員解釋由熱成像相機(jī)所生成的熱圖像。不同于通常在不同對象之間提供良好對比度的可見光圖像，與真實世界場景相比通常難以識別和區(qū)分熱圖像中的不同特征。出于該原因，操作人員會依賴于可見光圖像來幫助解釋和聚焦熱圖像。
[0003]在熱成像相機(jī)配置成生成熱圖像和可見光圖像的應(yīng)用中，相機(jī)會包括兩組獨立的光學(xué)系統(tǒng):可見光光學(xué)系統(tǒng)和紅外光學(xué)系統(tǒng)，其中可見光光學(xué)系統(tǒng)將可見光聚焦于可見光傳感器上以便生成可見光圖像，并且紅外光學(xué)系統(tǒng)將紅外輻射聚焦于紅外傳感器上以便生成紅外圖像。適當(dāng)?shù)嘏渲眠@些套光學(xué)系統(tǒng)的各套光學(xué)系統(tǒng)可決定操作人員使用熱成像相機(jī)的難易程度以及由熱成像相機(jī)所生成的可見光圖像與紅外圖像的質(zhì)量。
[0004]在某些情況下，通過使用熱成像相機(jī)目視觀察實時圖像或保存的紅外圖像會難以檢測到溫度的變化。例如，如果對象通常在升高的溫度下工作，會難以檢測到已經(jīng)變熱對象的溫度升高。此外，如果隨時間段緩慢地發(fā)生溫度變化，或者如果只是間歇性地發(fā)生溫度變化，僅僅通過目視觀察圖像也會難以注意到熱圖像中的變化。在這種情況下，如果在使用熱成像相機(jī)的時間內(nèi)具有更好的方式來監(jiān)測和檢測溫度變化將是有利的。此外，關(guān)于實時圖像的僅以數(shù)字形式可用的某些參數(shù)，如最小或最大溫度或中心框平均溫度，不容易由人眼監(jiān)測到隨時間的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]總體上，本公開涉及熱成像相機(jī)，其收集溫度數(shù)據(jù)并將溫度數(shù)據(jù)顯示為圖形曲線。
[0006]本發(fā)明的某些實施例提供使用熱成像相機(jī)監(jiān)測對象的隨時間推移的溫度的方法。該方法包括定位所述熱成像相機(jī)，其中將所述熱成像相機(jī)聚焦于一場景，所述熱成像相機(jī)包括數(shù)字顯示器和存儲器。該方法還包括在所述數(shù)字顯示器上顯示所述場景的紅外圖像，從所述數(shù)字顯示器上的所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源，以及選擇用于從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)的時間間隔。該方法還可包括以所選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)，在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線，以及將所述圖形曲線或所收集的溫度數(shù)據(jù)存儲于所述熱成像相機(jī)的所述存儲器中。
[0007]另外，本發(fā)明的某些實施例提供使用熱成像相機(jī)監(jiān)測對象的隨時間推移的溫度的方法。該方法包括定位所述熱成像相機(jī)，其中將所述熱成像相機(jī)聚焦于一場景，所述熱成像相機(jī)包括數(shù)字顯示器和存儲器。該方法還可包括在所述數(shù)字顯示器上顯示所述場景的紅外圖像，從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源包括選擇全部所述紅外圖像、選擇少于全部所述紅外圖像的一部分所述紅外圖像或者選擇所述紅外圖像上的離散點。該方法還可包括選擇用于從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)的時間間隔，以所選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)，以及在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線，其中，以所選擇的時間間隔將所收集的溫度數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)點顯示，并且連接所述數(shù)據(jù)點以構(gòu)成表示隨時間推移的溫度的圖線。該方法還可包括將所述圖形曲線或所收集的溫度數(shù)據(jù)存儲于所述熱成像相機(jī)的所述存儲器中。
[0008]此外，本發(fā)明的某些實施例可提供一種熱成像相機(jī)，其包括紅外相機(jī)模塊、可見光相機(jī)模塊、數(shù)字顯示器、處理器和存儲器。在這樣的實施例中，數(shù)字顯示器可配置成顯示場景的紅外圖像，并且允許用戶從紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源。該處理器可配置成以由用戶選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)并且生成隨時間推移的所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線，以及數(shù)字顯示器進(jìn)一步配置成顯示圖形曲線。存儲器可配置成存儲圖形曲線或所收集的溫度數(shù)據(jù)。
[0009]在附圖和下面的描述中闡述一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。從說明書、附圖以及從權(quán)利要求將明了其它特征、目的和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)一些實施例的熱成像相機(jī)的透視前視圖；
[0011]圖2是圖1所示熱成像相機(jī)的透視后視圖；
[0012]圖3是示出根據(jù)一些實施例的熱成像相機(jī)的組件的功能框圖；
[0013]圖4A至圖4D是在熱成像相機(jī)的顯示器上示出的樣本圖像，其示出可見光圖像和紅外圖像的畫中畫型同時顯示，并示出根據(jù)一些實施例的所選定的紅外數(shù)據(jù)源；
[0014]圖5是根據(jù)一些實施例的使用熱成像相機(jī)的方法的流程圖；以及
[0015]圖6是根據(jù)一些實施例的圖形溫度曲線的示例。
【具體實施方式】
[0016]下面的詳細(xì)描述本質(zhì)上是示例性的，且并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性或配置。相反，下面的描述為實施各種實施例提供一些實踐意義上的解釋說明。對所選元件提供構(gòu)造、材料、尺寸和制造工藝的示例，以及所有其它元件采用對于本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)的那些普通技術(shù)人員而言已知的構(gòu)造、材料、尺寸和制造工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到一些特定示例具有各種合適的替代方案。
[0017]熱成像相機(jī)可用于檢測所觀察場景內(nèi)的熱模式。熱成像相機(jī)可檢測到由場景發(fā)出的紅外輻射，并將紅外輻射轉(zhuǎn)換成表示熱模式的紅外圖像。在一些示例中，熱成像相機(jī)也可從場景捕獲可見光以及將可見光轉(zhuǎn)換成可見光圖像。取決于熱成像相機(jī)的配置，相機(jī)可包括用于將紅外輻射聚焦到紅外傳感器上的紅外光學(xué)系統(tǒng)和用于將可見光聚焦到可見光傳感器上的可見光光學(xué)系統(tǒng)。
[0018]為了幫助用戶觀察場景中的溫度變化，熱成像相機(jī)可針對正在由相機(jī)監(jiān)測的場景提供表示溫度數(shù)據(jù)隨時間變化的圖形溫度曲線，且該溫度曲線可顯示在相機(jī)的顯示器上。這種圖形溫度曲線可包括紅外圖像中特定點(諸如圖像的中心點或由用戶所選定的不同的個別點)的溫度，或可包括來自圖像的特定區(qū)域或部分的信息，諸如該區(qū)域內(nèi)的平均溫度、最小溫度和/或最大溫度。用于圖形溫度曲線的溫度數(shù)據(jù)可以連續(xù)地收集或以完全可調(diào)的間隔和持續(xù)時間來收集，從而使得溫度變化對于操作人員而言更容易明了和/或由此可識別這種變化的時間。此外，可連續(xù)地保存圖形數(shù)據(jù)，因此如果在間隔期間的任意時刻捕獲圖像，則對于完整間隔而言的圖形可與紅外圖像文件相關(guān)聯(lián)/附加到紅外圖像文件。
[0019]圖1和圖2分別示出示例性熱成像相機(jī)100的前和后透視圖，其包括殼體102、紅外透鏡組件104、可見光透鏡組件106、顯示器108、激光器110、以及觸發(fā)控制器112。殼體102容納熱成像相機(jī)100的各個組件。熱成像相機(jī)100的底部包括用于通過一只手握住和操作相機(jī)的手柄。紅外透鏡組件104接收來自場景的紅外輻射，并且將輻射聚焦于紅外傳感器上，以生成場景的紅外圖像。可見光透鏡組件160接收來自場景的可見光并且將可見光聚焦于可見光傳感器上，以生成同一場景的可見光圖像。熱成像相機(jī)100響應(yīng)于按壓觸發(fā)控制器112來捕獲可見光圖像和/或紅外圖像。此外，熱成像相機(jī)100控制顯示器108以便顯示由相機(jī)生成的紅外圖像和可見光圖像，例如，以幫助操作員對場景進(jìn)行熱檢查。熱成像相機(jī)100還包括耦接到紅外透鏡組件104的聚焦機(jī)構(gòu)，其配置成移動紅外透鏡組件的至少一個透鏡以便調(diào)節(jié)由熱成像相機(jī)生成的紅外圖像的聚焦。
[0020]在操作中，熱成像相機(jī)100通過接收以紅外波長光譜從場景發(fā)射的能量并處理紅外能量以生成熱圖像并且生成圖形溫度曲線來檢測場景中的熱模式。熱成像相機(jī)100也可通過接收可見光波長光譜能量并處理可見光能量以生成可見光圖像來生成同一場景的可見光圖像。正如下面更詳細(xì)描述的，熱成像相機(jī)100可包括配置成捕獲場景的紅外圖像的紅外相機(jī)模塊和配置成捕獲同一場景的可見光圖像的可見光相機(jī)模塊。紅外相機(jī)模塊可接收通過紅外透鏡組件104投射的紅外輻射并由此生成紅外圖像數(shù)據(jù)和圖形溫度曲線?？梢姽庀鄼C(jī)模塊可接收通過可見光線透鏡組件106投射的光并由此生成可見光數(shù)據(jù)。
[0021 ] 在一些示例中，熱成像相機(jī)100基本同時(例如，在同一時間)收集或捕獲紅外能量和可見光能量，使得由相機(jī)基本在同一時間生成同一場景的可見光圖像和紅外圖像。在這些示例中，由熱成像相機(jī)100生成的紅外圖像表示在特定時間段內(nèi)在場景內(nèi)的局部溫度，而由相機(jī)生成的可見光圖像表示同一時間段的同一場景。在其它示例中，熱成像相機(jī)可在不同的時間段捕獲來自場景的紅外能量和可見光能量。
[0022]可見光透鏡組件106包括將可見光能量聚焦于可見光傳感器上以生成可見光圖像的至少一個透鏡?？梢姽馔哥R組件106限定通過組件的至少一個透鏡的曲率中心的可見光光軸?？梢姽饽芰客渡渫ㄟ^透鏡的前部且聚焦于透鏡的相對側(cè)上。可見光透鏡組件106可包括單個透鏡或連續(xù)布置的多個透鏡(例如，兩個，三個，或多個透鏡)。此外，可見光透鏡組件106可具有固定焦距，或可包括用于改變可見光光學(xué)系統(tǒng)的聚焦的聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在其中可見光透鏡組件106包括聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的示例中，聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是手動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0023]紅外透鏡組件104還包括將紅外能量聚焦于紅外傳感器上以生成熱圖像以及生成用于圖形溫度曲線的數(shù)據(jù)的至少一個透鏡。紅外透鏡組件104限定通過組件的透鏡曲率中心的紅外光軸。在操作過程中，紅外能量引導(dǎo)通過透鏡的前部并聚焦于透鏡的相對側(cè)上。紅外透鏡組件104可包括單個透鏡或可連續(xù)布置的多個透鏡(例如，兩個，三個，或多個透鏡)。
[0024]如上面簡要描述的，熱成像相機(jī)100包括用于調(diào)節(jié)由相機(jī)捕獲的紅外圖像的聚焦的聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在圖1和圖2所示的示例中，熱成像相機(jī)100包括聚焦環(huán)114。聚焦環(huán)114可操作地耦接(例如，機(jī)械和/或電耦接)到紅外透鏡組件104的至少一個透鏡且配置成將所述至少一個透鏡移動到各個聚焦位置，以便聚焦由熱成像相機(jī)100捕獲的紅外圖像。聚焦環(huán)114可繞殼體102的至少一部分手動旋轉(zhuǎn)以便移動聚焦環(huán)所可操作地耦接的所述至少一個透鏡。在一些示例中，聚焦環(huán)114也可操作地耦接到顯示器108，使得聚焦環(huán)114的旋轉(zhuǎn)使同時顯示在顯示器108上的可見光圖像的至少一部分和紅外圖像的至少一部分相對于彼此移動。在不同的示例中，熱成像相機(jī)100可包括手動聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其以不同于聚焦環(huán)114的配置來實施。
[0025]在一些示例中，熱成像相機(jī)100可包括除了手動調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)之外的或代替它的自動調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)。自動調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)可操作地耦接到紅外透鏡組件104的至少一個透鏡且配置成例如響應(yīng)于來自熱成像相機(jī)100的指令來自動地將至少一個透鏡自動地移動到各個聚焦位置。在這種示例的一種應(yīng)用中，熱成像相機(jī)100可使用激光器110以電子測量目標(biāo)場景中的對象和相機(jī)之間的距離(稱為到目標(biāo)的距離)。然后熱成像相機(jī)10控制自動調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)，以便將紅外透鏡組件104的至少一個透鏡移動到對應(yīng)于由熱成像相機(jī)100確定的到目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)的聚焦位置。聚焦位置可對應(yīng)于到目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)，因為聚焦位置可配置成將目標(biāo)場景中的對象放置在聚焦的確定距離處。在某些示例中，由自動調(diào)節(jié)聚焦機(jī)構(gòu)設(shè)定的聚焦位置可由操作人員手動控制，例如，通過旋轉(zhuǎn)聚焦環(huán)114。
[0026]如由激光器110測得的到目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)可被存儲且與相應(yīng)的捕獲圖像相關(guān)聯(lián)。對于使用自動聚焦捕獲的圖像而言，將作為聚焦過程的一部分來收集該數(shù)據(jù)。在一些實施例中，當(dāng)捕獲圖像時，熱成像相機(jī)也將檢測并保存到目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)。當(dāng)捕獲圖像時，通過使用激光器110或者替代地，通過檢測透鏡位置并且將該透鏡位置與關(guān)聯(lián)于該透鏡位置的已知到目標(biāo)的距離相互關(guān)聯(lián)而由熱成像相機(jī)獲得該數(shù)據(jù)。到目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)可由熱成像相機(jī)100用于指導(dǎo)用戶將相機(jī)定位到距離目標(biāo)的相同距離處，諸如通過基于當(dāng)用戶重新定位相機(jī)時獲得的激光測量來指導(dǎo)用戶更靠近或更遠(yuǎn)離目標(biāo)移動，直到獲得與較早圖像相同的到目標(biāo)的距離。熱成像相機(jī)還可自動地將透鏡設(shè)定到與較早圖像中所使用的相同位置，或者可指導(dǎo)用戶重新定位透鏡，直到獲得初始透鏡設(shè)定。
[0027]在熱成像相機(jī)100的操作過程中，操作人員會希望查看由相機(jī)生成的場景的熱圖像和/或同一場景的可見光圖像和/或紅外數(shù)據(jù)的圖形曲線。由于該原因，熱成像相機(jī)100可包括顯示器。在圖1和圖2的示例中，熱成像相機(jī)100包括顯示器108，其位于與紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106相對的殼體102的后部。顯示器108可配置成顯示由相機(jī)生成的可見光圖像、紅外圖像、同時顯示可見光圖像和紅外圖像的融合圖像和/或紅外數(shù)據(jù)的圖形曲線。在不同的示例中，顯示器108可遠(yuǎn)離(例如，獨立于)熱成像相機(jī)100的紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106，或顯示器108可相對于紅外透鏡組件104和/或可見光透鏡組件106處于不同的空間布置。因此，雖然圖2中示出顯示器108位于紅外透鏡組件104和可見光透鏡組件106的后面，但是對于顯示器108而言其它位置也是可能的。
[0028]熱成像相機(jī)100可包括用于控制相機(jī)的操作和調(diào)節(jié)相機(jī)的不同設(shè)定的各種用戶輸入媒介。示例性的控制功能可包括調(diào)節(jié)紅外和/或可見光光學(xué)系統(tǒng)的聚焦、打開/關(guān)閉快門、捕獲紅外和/或可見光圖像等。在圖1和圖2所示的示例中，熱成像相機(jī)100包括用于捕獲紅外和可見光圖像的可按壓觸發(fā)控制器20，和用于控制相機(jī)的操作的其它方面的形成用戶界面一部分的按鈕116。用戶輸入媒介的不同數(shù)量或配置是可能的，并且應(yīng)當(dāng)理解本公開并不限于此。例如，熱成像相機(jī)100可包括觸摸屏顯示器108，其通過按壓屏幕的不同部分來接收用戶的輸入。
[0029]圖3是示出熱成像相機(jī)100示例組件的功能框圖。熱成像相機(jī)100包括紅外相機(jī)模塊200、前端電路202。紅外相機(jī)模塊200和前端電路202有時合稱為紅外相機(jī)100的前端級或前端組件204。熱成像相機(jī)100還可以包括可見光相機(jī)模塊206、顯示器108、用戶界面208、以及輸出/控制裝置210。電源(圖中未示出)向熱成像相機(jī)100的各個組件提供工作電源，并且在某些示例中，可包括可再充電或不可再充電的電池和功率生成電路。
[0030]圖3是示出熱成像相機(jī)100示例組件的功能框圖。熱成像相機(jī)100包括紅外相機(jī)模塊200、前端電路202。紅外相機(jī)模塊200和前端電路202有時以組合的形式稱為紅外相機(jī)100的前端級或前端組件204。熱成像相機(jī)100還可以包括可見光相機(jī)模塊206、顯示器108、用戶界面208、以及輸出/控制裝置210。
[0031]紅外相機(jī)模塊200可配置成接收由目標(biāo)場景發(fā)射的紅外能量且將紅外能量聚焦于紅外傳感器上，以生成紅外能量數(shù)據(jù)，例如，其可以紅外圖像的形式顯示于顯示器108上和/或存儲于存儲器內(nèi)。紅外相機(jī)模塊200可包括用于執(zhí)行屬于本文所述模塊的功能的任意合適組件。在圖3所示的示例中，紅外相機(jī)模塊200示出為包括紅外透鏡組件104和紅外傳感器220。如以上針對圖1和圖2所述的，紅外透鏡組件104包括接收由目標(biāo)場景所發(fā)射的紅外能量且將紅外能量聚焦于紅外傳感器220上的至少一個透鏡。紅外傳感器220通過產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換成且顯示為顯示器108上的紅外圖像的電信號而響應(yīng)于所聚焦的紅外能量。
[0032]紅外透鏡組件104可具有各種不同的配置。在一些示例中，紅外透鏡組件104限定特定幅度的F —數(shù)(其也可被稱為焦距比或光圈數(shù))。通過將透鏡(例如，紅外透鏡組件104的最外側(cè)透鏡)的焦距長度除以透鏡入瞳直徑來確定F-數(shù)，其可表示進(jìn)入透鏡的紅外輻射量。在一般情況下，增加紅外透鏡組件104的F —數(shù)可增加景深或在目標(biāo)場景中處于透鏡組件可接受焦距內(nèi)的最近和最遠(yuǎn)對象之間的距離。當(dāng)利用設(shè)定于超焦距位置處的熱成像相機(jī)100的紅外光學(xué)系統(tǒng)觀察目標(biāo)場景內(nèi)的不同對象時，增加的景深可有助于獲得可接受的聚焦。然而，如果紅外透鏡組件104的F —數(shù)增加太多，空間分辨率(例如，清晰度)會降低，使得目標(biāo)場景不處于可接受的聚焦。
[0033]紅外傳感器220可包括響應(yīng)于通過紅外透鏡組件104接收的紅外能量而產(chǎn)生電信號的一個或多個焦平面陣列(FPA)。每個FPA可包括多個紅外傳感器元件，其例如包括測輻射熱計、光子檢測器，或其它合適的紅外傳感器元件。在操作過程中，每個傳感器元件(均可稱為傳感器像素)可響應(yīng)于吸收從目標(biāo)場景接收的紅外能量來改變電特性(例如，電壓或電阻)。接下來，電特性的改變可提供電信號，該電信號可由處理器222接收且處理成顯示于顯示器108上的紅外圖像。
[0034]例如，在其中紅外傳感器220包括多個測輻射熱計的示例中，每個測輻射熱計可吸收通過紅外透鏡組件104聚焦的紅外能量，且響應(yīng)于所吸收的能量而使得溫度升高。每個測輻射熱計的電阻可隨著測輻射熱計的溫度變化而變化。每個檢測器元件起到像素的作用，通過將每個檢測器元件的電阻變化轉(zhuǎn)換成時間復(fù)用電信號來進(jìn)一步生成紅外輻射的二維圖像或畫面表示，所述時間復(fù)用電信號可被處理成在顯示器上可見或存儲于存儲器中(例如計算機(jī))中。處理器222可通過將電流(或電壓)施加到每個測輻射熱計來測量每個測輻射熱計的電阻變化并測量測輻射熱計兩端所產(chǎn)生的電壓(或電流)?；谶@些數(shù)據(jù)，處理器222可確定由目標(biāo)場景的不同部分發(fā)出的紅外能量的量并控制顯示器108來顯示該目標(biāo)場景的熱圖像。
[0035]獨立于包括在紅外傳感器220的FPA中的特定類型的紅外傳感器元件，F(xiàn)PA陣列可限定任何合適的尺寸和形狀。在一些示例中，紅外傳感器220包括布置成柵格模式的多個紅外傳感器元件，諸如像布置成垂直列和水平行的傳感器元件陣列。在各種示例中，紅外傳感器220可包括垂直列乘水平行的陣列，例如，16X 16,50X50，160X 120，120X160或640X480。在其它示例中，紅外傳感器220可包括較小數(shù)量的垂直列和水平行(例如，I X I )，較大數(shù)量的垂直列和水平行(例如，1000 X 1000)，或列與行的不同比率。
[0036]在某些實施例中，讀出集成電路(ROIC)并入紅外傳感器220。讀出集成電路用于輸出對應(yīng)于每個像素的信號。這樣的讀出集成電路通常制成為硅襯底上的集成電路。多個檢測器元件可在讀出集成電路的頂部上制成，其中它們的組合針對紅外傳感器220提供。在一些實施例中，讀出集成電路可包括在本公開的其它地方論述的直接并入到FPA電路上的組件(例如，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC))。ROIC的這種集成或沒有明確論述的其它進(jìn)一步的集成水平應(yīng)被認(rèn)為是在本公開的范圍內(nèi)。
[0037]如上所述，紅外傳感器220生成對應(yīng)于由每一紅外檢測器元件接收的紅外輻射的一系列電信號以表示熱圖像。當(dāng)通過掃描構(gòu)成紅外傳感器220的所有行來從每一紅外檢測器元件獲得電壓信號時生成熱圖像數(shù)據(jù)的“幀”。此外，在涉及測輻射熱計用作紅外檢測器元件的某些實施例中，這種掃描是通過將相應(yīng)的檢測器元件切換到系統(tǒng)電路以及在開關(guān)元件的兩端之間施加偏置電壓來完成的。通過重復(fù)掃描紅外傳感器220的行來生成熱圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)幀，其中以足以生成熱圖像數(shù)據(jù)的視頻表示(例如30赫茲或60赫茲)的速率來生成這種幀。
[0038]前端電路202包括用于與紅外相機(jī)模塊200接口以及用于控制紅外相機(jī)模塊200的電路。此外，前端電路202經(jīng)由前端電路202與處理器222之間的連接來初步處理所收集的紅外圖像數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到處理器222。更具體地，由紅外傳感器220生成的信號起初由熱成像相機(jī)100的前端電路202來控制調(diào)節(jié)。在某些實施例中，如圖所示，前端電路202包括偏置發(fā)生器224和前置放大器/積分器226。除了提供檢測器偏置之外，偏置發(fā)生器224可任選地從針對每一開關(guān)檢測器元件生成的總電流中加上或減去平均偏置電流。平均偏置電流可變化以便(i)補(bǔ)償由熱成像相機(jī)100內(nèi)的環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的檢測器元件整個陣列的電阻的偏差；以及(ii)補(bǔ)償紅外傳感器220的檢測器元件中的陣列到陣列的平均變化。這種偏置補(bǔ)償可通過熱成像相機(jī)100或軟件來自動地控制，或可由用戶通過到輸出/控制設(shè)備210或處理器222的輸入來控制。在提供檢測器偏置和任選地減去或加上平均偏置電流之后，信號可通過前置放大器/積分器226。通常情況下，前置放大器/積分器226用于控制調(diào)節(jié)輸入信號，例如在將它們數(shù)字化之前。結(jié)果，輸入信號可調(diào)節(jié)成更有效地解釋信號的形式，并且，由此可導(dǎo)致所形成的圖像的更有效的分辨。隨后，將所控制調(diào)節(jié)的信號向下游發(fā)送到熱成像相機(jī)100的處理器222。
[0039]在一些實施例中，前端電路202可包括一個或多個附加的元件，例如附加的傳感器228或ADC230。附加的傳感器228可包括例如溫度傳感器、可見光傳感器(諸如(XD)、壓力傳感器、磁傳感器等。這樣的傳感器可提供附加的校準(zhǔn)和檢測信息以提高熱成像相機(jī)100的功能。例如，溫度傳感器可提供紅外傳感器220附近的環(huán)境溫度讀數(shù)以有助于輻射度量計算。磁傳感器，諸如霍爾效應(yīng)傳感器可與安裝到透鏡上的磁鐵結(jié)合使用，以提供透鏡聚焦位置信息。這樣的信息可用于計算距離，或確定適用于從可見光傳感器收集的可見光場景數(shù)據(jù)的視差補(bǔ)償。
[0040]ADC230可提供與下文所述相同的功能且以基本相同的方式操作，然而將其包括在前端電路202內(nèi)可提供一定的好處，例如經(jīng)由它們之間的連接在傳送到處理器222之前將場景和其它傳感器信息數(shù)字化。在一些實施例中，ADC230可如上所述那樣集成到讀出集成電路內(nèi)，從而不再需要單獨安裝和安置的ADC230。
[0041]在一些實施例中，前端組件可進(jìn)一步包括快門240?？扉TXX可相對于透鏡XX在外部或內(nèi)部定位且操作以打開或關(guān)閉由紅外透鏡組件104提供的視圖。如在本領(lǐng)域中已知的，快門240可機(jī)械地定位，或可由諸如DC電機(jī)或螺線管的電子-機(jī)械裝置來致動。本發(fā)明的實施例可包括校準(zhǔn)或設(shè)置軟件實施方法或設(shè)定，其利用快門240來形成適于每一檢測器元件的適當(dāng)偏置水平。
[0042]描述成熱成像相機(jī)100內(nèi)處理器(包括處理器222)的組件可實施為一個或多個處理器，諸如單獨使用或以任何合適組合使用的一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、特定應(yīng)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯電路等。處理器222還可包括存儲器，其存儲程序指令和相關(guān)的數(shù)據(jù)，當(dāng)由處理器222執(zhí)行時，使熱成像相機(jī)100和處理器222執(zhí)行在本公開中屬于它們的功能。存儲器可包括任何固定的或可移動的磁、光學(xué)或電介質(zhì)，諸如RAM、ROM、CD-ROM、硬或軟磁盤、EEPROM等。存儲器也可包括可移動存儲部，其可用于提供存儲器更新或存儲器容量增加?？梢苿拥拇鎯ζ饕部稍试S將圖像數(shù)據(jù)、圖形溫度曲線和/或用于生成用于圖形溫度曲線的數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)容易地轉(zhuǎn)移到另一個計算設(shè)備，或在熱成像相機(jī)100用于另一個應(yīng)用中之前被去除。處理器222還可實現(xiàn)為芯片上的系統(tǒng)，該芯片將計算機(jī)或其它電子系統(tǒng)的所有組件集成到單個芯片內(nèi)。這些元件操控從前端級204傳送的經(jīng)過控制調(diào)節(jié)的場景圖像數(shù)據(jù)，以便提供可由用戶用于顯示或存儲的輸出場景數(shù)據(jù)。隨后，處理器222 (處理電路)將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器108或其它輸出/控制裝置210。
[0043]在熱成像相機(jī)100的操作過程中，處理器222可控制紅外相機(jī)模塊200以生成用于形成紅外圖像的紅外圖像數(shù)據(jù)。處理器222可生成紅外圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字“幀”。通過生成紅外圖像數(shù)據(jù)的幀，處理器222在給定的時間點捕獲目標(biāo)場景的紅外圖像。
[0044]處理器222可通過單次測量包括在紅外傳感器220的FPA內(nèi)的每個紅外傳感器元件的電信號來捕獲目標(biāo)場景的單個紅外圖像或“快照”。替代地，處理器222可通過重復(fù)測量包括在紅外傳感器220的FPA內(nèi)的每個紅外傳感器元件的電信號來捕獲目標(biāo)場景的多個紅外圖像。在其中處理器222重復(fù)地測量包括在紅外傳感器220的FPA內(nèi)的每個紅外傳感器元件的電信號的示例中，處理器222可生成目標(biāo)場景的動態(tài)熱圖像(例如，視頻表示)。例如，處理器222可以足以生成熱圖像數(shù)據(jù)的視頻表示的速率(例如，30赫茲或60赫茲)來測量包括在FPA內(nèi)的每個紅外傳感器元件的電信號。處理器222可執(zhí)行在捕獲紅外圖像中的其它操作，諸如依次致動快門240以打開和關(guān)閉紅外透鏡組件104的光圈等。
[0045]由于紅外傳感器220的每個傳感器元件用作傳感器像素，因此通過將每個傳感器元件的電特性(例如，電阻)的變化轉(zhuǎn)換成可被處理以例如在顯示器108上可視或存儲于存儲器內(nèi)的時分復(fù)用電信號，處理器220可生成來自目標(biāo)場景的紅外輻射的二維圖像或畫面表示。處理器222可執(zhí)行計算，以將原始紅外圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成場景溫度(輻射度量)，在一些示例中包括對應(yīng)于場景溫度的顏色?？捎商幚砥?22利用于來自所選定數(shù)據(jù)源的溫度來識別在特定點(諸如特定的像素和相應(yīng)的傳感器)處的溫度、平均溫度、最小溫度和/或最大溫度以及形成圖形溫度曲線。處理器還可利用來自每個傳感器的電信號的幅度來生成溫度數(shù)據(jù)(其中溫度值為標(biāo)準(zhǔn)單位，諸如攝氏度或華氏度)和數(shù)據(jù)點，以便用于形成圖形溫度曲線。
[0046]處理器222可控制顯示器108以顯示所捕獲目標(biāo)場景的至少一部分紅外圖像。在一些示例中，處理器222控制顯示器108，使得紅外傳感器220的每個傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器108上的單個像素相關(guān)聯(lián)。在其它示例中，處理器222可增加或減小紅外圖像的分辨率，使得在顯示器108上顯示與紅外傳感器220中傳感器元件相比更多或更少的像素。處理器222可控制顯示器108以顯示整個紅外圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的目標(biāo)場景的所有部分)或少于整個紅外圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的整個目標(biāo)場景的較少部分)。處理器222可以執(zhí)行其它圖像處理功能，如在下面更詳細(xì)描述的。
[0047]獨立于具體電路，熱成像相機(jī)100可配置成操控表示目標(biāo)場景的數(shù)據(jù)以便提供可由用戶顯示、存儲、傳送或以其它方式使用的輸出。
[0048]熱成像相機(jī)100包括可見光相機(jī)模塊206?？梢姽庀鄼C(jī)模塊206可配置成接收來自目標(biāo)場景的可見光能量并將可見光能量聚焦于可見光傳感器上，用以生成可見光能量數(shù)據(jù)，例如，其可以可見光圖像的形式顯示于顯示器108上和/或存儲于存儲器內(nèi)?？梢姽庀鄼C(jī)模塊206可包括用于執(zhí)行歸屬于本文所述模塊功能的任何合適組件。在圖3所示的示例中，可見光相機(jī)模塊206示出為包括可見光透鏡組件106和可見光傳感器242。如上關(guān)于圖1和圖2所述的，可見光透鏡組件106包括接收由目標(biāo)場景發(fā)射的可見光能量且將可見光能量聚焦于可見光傳感器242上的至少一個透鏡?？梢姽鈧鞲衅?42通過生成可轉(zhuǎn)換成且顯示為顯示器108上的可見光圖像的電信號而響應(yīng)于所聚焦的能量。
[0049]可見光傳感器242可包括多個可見光傳感器元件，諸如像CMOS檢測器、CXD檢測器、PIN 二極管、雪崩光電二極管等?？梢姽鈧鞲衅髟臄?shù)目可與紅外光傳感器元件的數(shù)目相同或不同。
[0050]在操作過程中，從目標(biāo)場景接收的光學(xué)能量可通過可見光透鏡組件106且聚焦于可見光傳感器242上。當(dāng)光學(xué)能量照射到可見光傳感器242的可見光傳感器元件上時，光檢測器內(nèi)的光子可被釋放并轉(zhuǎn)換成檢測電流。處理器222可處理該檢測電流以形成目標(biāo)場景的可見光圖像。
[0051]在熱成像相機(jī)100的使用過程中，處理器222可控制可見光相機(jī)模塊206來從所捕獲的目標(biāo)場景生成可見光圖像數(shù)據(jù)，以形成可見光圖像?？梢姽鈹?shù)據(jù)可包括表示與所捕獲目標(biāo)場景的不同部分相關(guān)聯(lián)的顏色和/或與所捕獲目標(biāo)場景的不同部分相關(guān)聯(lián)的光幅度的光度(luminosity)數(shù)據(jù)。處理器222可通過單次測量熱成像相機(jī)100的每個可見光傳感器元件的響應(yīng)來生成可見光圖像數(shù)據(jù)的“幀”。通過生成可見光數(shù)據(jù)的幀，處理器222在給定的時間點捕獲目標(biāo)場景的可見光圖像。處理器222還可重復(fù)地測量熱成像相機(jī)100的每個可見光傳感器元件的響應(yīng)，以便生成目標(biāo)場景的動態(tài)熱圖像(例如，視頻表示)，如上針對紅外相機(jī)模塊200所述的。
[0052]在可見光相機(jī)模塊206的每個傳感器元件用作傳感器像素的情況下，通過將每個傳感器元件的電響應(yīng)轉(zhuǎn)換成可被處理例如以便在顯示器108上可視或存儲于存儲器內(nèi)的時分復(fù)用電信號，處理器222可生成來自目標(biāo)場景的可見光的二維圖像或畫面表示。
[0053]處理器222可控制顯示器108以便顯示所捕獲目標(biāo)場景的至少一部分可見光圖像。在一些示例中，處理器222控制顯示器108，使得可見光相機(jī)模塊206的每個傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器108上的單個像素相關(guān)聯(lián)。在其它示例中，處理器222可增加或減小可見光圖像的分辨率，使得在顯示器108上顯示與可見光相機(jī)模塊206中傳感器元件相比更多或更少的像素。處理器222可控制顯示器108以便顯示整個可見光圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的目標(biāo)場景的所有部分)或少于整個可見光圖像(例如，由熱成像相機(jī)100捕獲的整個目標(biāo)場景的較少部分)。
[0054]如上所述，處理器222可配置成確定熱成像相機(jī)100和由相機(jī)生成的可見光圖像和/或紅外圖像所捕獲的目標(biāo)場景中的對象之間的距離。處理器222可基于與相機(jī)相關(guān)聯(lián)的紅外光學(xué)系統(tǒng)的聚焦位置來確定上述距離。例如，處理器222可檢測到與相機(jī)的紅外光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置(例如，物理位置)(例如，與紅外光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的聚焦位置)以及確定與上述位置相關(guān)聯(lián)的到目標(biāo)的距離值。然后處理器222可參考存儲于存儲器內(nèi)的將不同位置與不同的到目標(biāo)的距離值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以便確定熱成像相機(jī)100與處于目標(biāo)場景中的對象之間的特定距離。
[0055]在這些和其它示例中，處理器222可控制顯示器108以同時顯示由熱成像相機(jī)100捕獲的可見光圖像的至少一部分以及由熱成像相機(jī)100捕獲的紅外圖像的至少一部分。這種同時顯示是有用的，因為操作人員會參考在可見光圖像中顯示的特征來幫助理解在紅外圖像中同時顯示的特征，因為與紅外圖像相比，操作人員會更容易地識別和區(qū)分可見光圖像中的不同真實世界特征。在各種示例中，處理器222會控制顯示器108以并排布置、畫中畫布置(其中一個圖像環(huán)繞著另一個圖像)或其中可同時顯示可見光圖像和紅外圖像的任意其它合適布置來顯示可見光圖像和紅外圖像。
[0056]例如，處理器222可控制顯示器108以融合布置顯示可見光圖像和紅外圖像。在融合布置中，可見光圖像和紅外圖像可疊加于彼此之上。操作人員可與用戶界面208互動來控制在顯示器108上顯示的一個或兩個圖像的透明性或不透明性。例如，操作人員可與用戶界面208互動以便在完全透明和完全不透明之間調(diào)節(jié)紅外圖像，并且還可在完全透明和完全不透明之間調(diào)節(jié)可見光圖像。融合布置(其可被稱為α-混合布置)的這種示例可允許操作人員將顯示器108調(diào)節(jié)成僅顯示紅外圖像，僅顯示可見光圖像，或在僅紅外圖像和僅可見光圖像極端情況之間的兩個圖像的任何重疊組合。處理器222也可將場景信息與其它數(shù)據(jù)，諸如輻射度量數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)等融合。
[0057]此外，在一些實施例中，處理器222可以解釋和執(zhí)行來自用戶界面208、輸出/控制裝置210的命令。這會涉及處理各種輸入信號，并經(jīng)由處理器222和前端電路202之間的連接將那些信號傳送到前端電路202。靠近前端電路202的組件(例如電機(jī)或螺線管)可被致動以便完成所需的控制功能。示例性的控制功能可包括調(diào)節(jié)聚焦、打開/關(guān)閉快門、觸發(fā)傳感器讀取讀數(shù)、調(diào)節(jié)偏置值等。此外，也可以使用輸入信號來改變在處理器222內(nèi)進(jìn)行的圖像數(shù)據(jù)的處理。
[0058]處理器還可包括其它組件以協(xié)助處理和控制紅外成像相機(jī)100。例如如上所述的，在一些實施例中，ADC可以并入到處理器222內(nèi)。在這種情況下，由前端級204控制調(diào)節(jié)的模擬信號直到到達(dá)處理器222才會被數(shù)字化。此外，一些實施例可包括附加的機(jī)載存儲器，用于存儲被傳送到顯示器108或輸出/控制裝置210之前的處理命令信息和場景數(shù)據(jù)。
[0059]操作人員可經(jīng)由用戶界面208與熱成像相機(jī)100互動，用戶界面208可包括按鈕、鍵或用于接收來自用戶的輸入的其它機(jī)構(gòu)。操作人員可經(jīng)由顯示器108接收來自熱成像相機(jī)100的輸出。顯示器108可配置成以任何可接受的調(diào)色板或配色方案來顯示可見光圖像和/或紅外圖像，并且調(diào)色板可例如響應(yīng)于用戶控制而變化。在一些示例中，顯示器108配置成以單色調(diào)色板(諸如灰度或琥珀色)來顯示紅外圖像。在其它示例中，顯示器108配置成以彩色調(diào)色板(諸如像鐵紅，藍(lán)紅)或其它高對比度配色方案來顯示紅外圖像。也可預(yù)期灰度和彩色調(diào)色板顯示的組合。
[0060]雖然處理器222可控制顯示器108以任意合適的布置來同時顯示紅外圖像的至少一部分和可見光圖像的至少一部分，通過以相鄰對齊的方式來顯示同一場景的相應(yīng)可見光圖像，畫中畫布置可幫助操作人員容易聚焦和/或解釋熱圖像。
[0061]電源(圖中未示出)將工作功率傳送到熱成像相機(jī)100的各個組件，在一些示例中，電源可包括可再充電或不可再充電的電池和功率生成電路。
[0062]在熱成像相機(jī)100的操作過程中，處理器222借助于與存儲于存儲器內(nèi)的程序信息相關(guān)聯(lián)的指令來控制紅外相機(jī)模塊200和可見光相機(jī)模塊206，以便生成目標(biāo)場景的可見光圖像和紅外圖像。處理器222還控制顯示器108以便顯示由熱成像相機(jī)100生成的可見光圖像和/或紅外圖像。
[0063]雖然處理器222可控制顯示器108以任意合適的布置來同時顯示紅外圖像的至少一部分和可見光圖像的至少一部分，但是通過以相鄰對齊的方式來顯示同一場景的相應(yīng)可見光圖像，畫中畫布置可幫助操作人員容易聚焦和/或解釋熱圖像。圖4A至圖4D是可見光圖像和紅外圖像的畫中畫類型顯示的一個示例的概念說明圖。在圖4A至圖4D所示的示例中，可見光圖像環(huán)繞著紅外圖像，盡管在其它實施例中，紅外圖像可環(huán)繞可見光圖像，或可見光圖像和紅外圖像可具有與所示不同的相對大小或形狀，并且應(yīng)當(dāng)理解本公開并不限于此。
[0064]本發(fā)明的實施例可允許操作人員利用一個或多個用戶輸入媒介來選擇用于溫度的圖形曲線的溫度數(shù)據(jù)源。例如，如圖4A至圖4D中所示，操作人員可利用諸如方形、圓形、或橢圓形的形狀來選擇顯示器108上的一部分圖像以限定感興趣的區(qū)域。例如，顯示器可具有一個或多個形狀選項以便由操作人員選擇和紅外圖像上的定位。該形狀可在顯示器108上移動，且在尺寸上可調(diào)以便涵蓋更多或更少的場景。該形狀可位于紅外圖像上并且可以是透明的，或可以將場景的一部分界定成感興趣區(qū)域的輪廓。由上述形狀限定的感興趣區(qū)域內(nèi)可為從其獲取在圖形溫度曲線中使用的溫度數(shù)據(jù)的區(qū)域。例如，如圖4A和圖4B所示，操作人員已選擇紅外線圖像的矩形部分(如在紅外圖像上的矩形圖形所示的)作為溫度數(shù)據(jù)源。顯示器以圖形顯示在所選定矩形區(qū)域內(nèi)所測得的最大、平均和最小溫度。如下面進(jìn)一步論述的，這些相同的值可用于形成所測得的最大、平均和/或最小溫度隨時間變化的各個圖形曲線。替代地，操作人員可利用光標(biāo)或其它可移動的圖標(biāo)或通過在所需點處觸摸顯示器108來選擇顯示器108上的一個或多個特定的離散點。例如，在圖4C中，顯示與紅外圖像中的最熱點相關(guān)聯(lián)的測得溫度，并顯示與紅外圖像中的中心點相關(guān)聯(lián)的測得溫度。在圖4D中，顯示與紅外圖像中最熱點和最冷點相關(guān)聯(lián)的測得溫度。在其它的替代方案中，熱成像相機(jī)100可將顯示器108中的所有紅外圖像用作用于圖形溫度曲線的溫度數(shù)據(jù)源。操作人員可利用用戶輸入的控制功能(諸如顯示導(dǎo)航按鈕)或例如在包括觸摸屏顯示器的實施例中通過直接觸摸屏幕來進(jìn)行這些選擇。
[0065]從所選定的數(shù)據(jù)源收集的溫度數(shù)據(jù)可包括在紅外圖像的所選定數(shù)據(jù)源區(qū)域內(nèi)的溫度(諸如對于特定的選定點)，或最大、最小和/或平均溫度。在一些實施例中，操作人員可選擇將從數(shù)據(jù)源收集哪一種或哪些類型的溫度數(shù)據(jù)。操作人員還可以選擇獲取這種數(shù)據(jù)以包括出圖形曲線的頻率或可以選擇以時間為單位的持續(xù)時間或者可以選擇將被收集的數(shù)據(jù)點的數(shù)量。例如，操作人員可以選擇每分鐘一次、每小時一次、或每天一次、或任何其它所需的時間間隔來收集溫度數(shù)據(jù)以及包括在圖形曲線中。例如可使用上述的任何用戶輸入媒介來做出這些選擇。
[0066]在一些實施例中，操作人員還可以選擇是否將以與圖形溫度曲線相關(guān)聯(lián)的方式捕獲并存儲紅外圖像，以及選擇上述紅外圖像將為哪些圖像。例如，可針對每一數(shù)據(jù)點、僅僅針對第一數(shù)據(jù)點、僅僅針對第一數(shù)據(jù)點和最后數(shù)據(jù)點、或以一定頻率存儲與圖形溫度曲線相關(guān)聯(lián)的紅外圖像。在其它實施例中，熱成像相機(jī)100將以預(yù)定方式自動地捕獲并存儲與圖形溫度曲線相關(guān)聯(lián)的某些圖像。在一些實施例中，所存儲的紅外圖像為整個紅外圖像，而在其它實施例中，所存儲的紅外圖像是少于整個圖像的一部分紅外圖像。此外，所存儲的圖像可以視頻數(shù)據(jù)格式(諸如.MPG，.AVI，或.1S3)、全輻射度量格式來存儲。曲線可與視頻數(shù)據(jù)格式的所存儲的圖像并排設(shè)置。紅外圖像可以標(biāo)準(zhǔn)幀速率添加到視頻數(shù)據(jù)流，或者存儲幀速率可調(diào)節(jié)成以與每一數(shù)據(jù)點添加到圖形溫度曲線相同的速率捕獲幀。
[0067]圖5是使用熱成像相機(jī)10來形成圖形溫度曲線的方法的流程圖。熱成像相機(jī)10可首先定位成捕獲感興趣的場景。在收集用于圖形溫度曲線的溫度數(shù)據(jù)的過程中，熱成像相機(jī)10可保持固定在該位置。在步驟510中，操作人員從顯示器104上的圖像來選擇溫度數(shù)據(jù)源。圖像可以是可見光圖像、紅外圖像、或其組合圖像。操作人員可選擇溫度數(shù)據(jù)源作為整個圖像、少于整個圖像的一部分圖像、或圖像上的一個或多個特定點。例如，一部分圖像可為圖像內(nèi)的一形狀，諸如正方形、圓形、或橢圓形，上述形狀可由用戶移動和調(diào)節(jié)大小直到其描繪(例如圈出、高亮顯示、或變暗)部分圖像，操作人員從上述部分圖像獲取溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線。
[0068]在步驟520中，操作人員選擇收集數(shù)據(jù)以包括到圖形溫度曲線中的時間間隔。由用戶所選定的頻率可取決于被監(jiān)測的場景和預(yù)期會發(fā)生的溫度變化速度。如果更快發(fā)生溫度變化，與如果更慢發(fā)生溫度變化的情況相比將需要更短的數(shù)據(jù)點之間的持續(xù)時間。在一些實施例中，用戶也可以選擇連續(xù)的數(shù)據(jù)收集。
[0069]在步驟530中，操作人員可任選地選擇曲線的總持續(xù)時間，該總持續(xù)時間會取決于數(shù)據(jù)點的總時間或總數(shù)目?？蛇x地，熱成像相機(jī)10可以連續(xù)地將附加的數(shù)據(jù)點添加到曲線而沒有限定的結(jié)束。熱成像相機(jī)10可持續(xù)將數(shù)據(jù)點添加到圖形溫度曲線，例如直到由操作人員進(jìn)行終止，或直到熱成像相機(jī)10斷電，或直到熱成像相機(jī)存儲器110存滿。
[0070]在步驟540中，操作人員可任意選擇不同類型的溫度數(shù)據(jù)，所述溫度數(shù)據(jù)收集以便用于生成適于曲線的數(shù)據(jù)點。例如，如果操作人員將一部分圖像(諸如紅外圖像)選擇作為溫度數(shù)據(jù)源，則操作人員可在數(shù)據(jù)源內(nèi)選擇平均溫度、最小溫度和最大溫度的一個或兩個或所有的三個。如果操作人員選擇了一個或多個特定點，則可顯示該點處的實際檢測到的溫度，而無需操作人員輸入，以指示要顯示的溫度數(shù)據(jù)的類型。在一些實施例中，當(dāng)操作人員將部分圖像選擇作為數(shù)據(jù)源，熱成像相機(jī)10可自動地包括圖形溫度曲線中的對于該部分的最小、最大、平均溫度的所有三個溫度，而不需要任何操作人員的選擇。應(yīng)當(dāng)注意，上述步驟510至540可以任何順序執(zhí)行。
[0071]在步驟550中，熱成像相機(jī)10如在步驟510-540中所進(jìn)行的那樣收集溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在圖形溫度曲線上。圖形溫度曲線可連同當(dāng)前的紅外圖像和/或可見光圖像或選擇的不同紅外圖像和/或可見光圖像呈現(xiàn)在顯示器104上，或者可以沒有任何紅外圖像或可見光圖像的方式單獨地呈現(xiàn)在顯示器104上。
[0072]在步驟560中，熱成像相機(jī)10存儲溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)點和/或由其獲取溫度數(shù)據(jù)和/或數(shù)據(jù)點的紅外圖像。然后可用以所選定的時間間隔進(jìn)行的每一連續(xù)的數(shù)據(jù)收集來定期地更新該所存儲的數(shù)據(jù)和/或圖像，直到數(shù)據(jù)收集時間段期滿為止，或者可以無限期地繼續(xù)下去。
[0073]在步驟570中，熱成像相機(jī)10可任選地存儲在與圖形溫度曲線的一個或多個數(shù)據(jù)點相同的時間、或在與上述基本相同的時間獲取的紅外圖像或紅外圖像的一部分。例如，熱成像相機(jī)10可存儲與第一和/或最后一個數(shù)據(jù)點、所有的數(shù)據(jù)點、或圖像的任何其它數(shù)目或頻率相關(guān)聯(lián)的紅外圖像或其一部分(諸如數(shù)據(jù)源部分)。用戶可具有選擇哪些圖像(如果有的話)將由熱成像相機(jī)10存儲為與圖形溫度曲線相關(guān)聯(lián)的選項。
[0074]在步驟580中，相機(jī)可將所存儲的溫度曲線和/或溫度數(shù)據(jù)和任選的任何相關(guān)聯(lián)圖像導(dǎo)出到處理器，諸如計算機(jī)的處理器，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，或者導(dǎo)出到外部存儲器存儲設(shè)備。
[0075]圖6中示出可由根據(jù)各種實施例的熱成像相機(jī)10生成、顯示和存儲的理論圖形溫度曲線600的一個示例。在該示例中，用于生成曲線的數(shù)據(jù)點由圖線連接，其中所得到的圖線表示諸如部分紅外圖像的數(shù)據(jù)源隨時間變化的最小溫度610、最大溫度620和平均溫度630，就像通過熱成像相機(jī)10以每兩個小時的頻率獲得并繪制的這些值。溫度顯示在y軸上，而時間(從數(shù)據(jù)收集開始的零時刻開始的持續(xù)時間)顯示在X軸上?；蛘撸赬軸上的時間尺度可以是實際時間(為格林威治標(biāo)準(zhǔn)時間或當(dāng)前的本地時間)，或可為與時間直接相關(guān)的連續(xù)編號數(shù)據(jù)點或其它類似的編號系統(tǒng)。在該示例中，可以看出最小溫度610保持基本恒定。最大溫度630在約第一個10小時內(nèi)大致恒定，然后在20小時開始逐漸增加到峰值溫度，然后再稍微減小到高于初始最大溫度的新的大致恒定溫度。平均溫度620以或多或少反映最大溫度的增加的模式來增加。針對為圖像所選定部分的最熱部分的最大溫度圖線630示出的溫度增加以及從約190到約225° F的稍微穩(wěn)定地增加會難以在紅外圖像上可視地觀察到，但圖形溫度曲線600清楚地示出溫度變化。這種溫度變化可代表對應(yīng)于圖像最熱部分的對象的運(yùn)行變化。圖形溫度曲線600不僅使得可以更容易地獲知這種溫度變化，而且允許識別出這種變化的時間。諸如這樣的圖形數(shù)據(jù)曲線600例如通過僅占用顯示器104的一部分或通過重疊紅外圖像和/或可見光圖像，可以單獨地呈現(xiàn)在顯示器104上或連同當(dāng)前的或捕獲的紅外圖像和/或可見光圖像呈現(xiàn)在顯示器104上。
[0076]已描述了熱成像相機(jī)和相關(guān)技術(shù)的示例。本公開中所述的技術(shù)也可以體現(xiàn)或編碼到計算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)，諸如包含指令的非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。例如，當(dāng)執(zhí)行指令時，嵌入或編碼到計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中的指令會導(dǎo)致相機(jī)的可編程處理器或其它處理器執(zhí)行上述方法。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬盤、光學(xué)介質(zhì)或其它計算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0077]已經(jīng)描述了各種示例。這些和其它示例在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用熱成像相機(jī)監(jiān)測對象的隨時間推移的溫度的方法，包括: 定位所述熱成像相機(jī)，其中將所述熱成像相機(jī)聚焦于一場景，所述熱成像相機(jī)包括數(shù)字顯示器和存儲器； 在所述數(shù)字顯示器上顯示所述場景的紅外圖像； 從所述數(shù)字顯示器上的所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源； 選擇用于從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)的時間間隔； 以所選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)； 在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線；以及 將所述圖形曲線或所收集的溫度數(shù)據(jù)存儲于所述熱成像相機(jī)的所述存儲器中。
2.一種使用熱成像相機(jī)監(jiān)測對象的隨時間推移的溫度的方法，包括: 定位所述熱成像相機(jī)，其中將所述熱成像相機(jī)聚焦于一場景，所述熱成像相機(jī)包括數(shù)字顯示器和存儲器； 在所述數(shù)字顯示器上顯示所述場景的紅外圖像； 從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源，包括選擇全部所述紅外圖像、選擇少于全部所述紅外圖像的一部分所述紅外圖像或者選擇所述紅外圖像上的離散點； 選擇用于從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)的時間間隔； 以所選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)； 在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線，其中，以所選擇的時間間隔將所收集的溫度數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)點顯示，并且連接所述數(shù)據(jù)點以生成表示隨時間推移的溫度的圖線；以及 將所述圖形曲線或所收集的溫度數(shù)據(jù)存儲于所述熱成像相機(jī)的所述存儲器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源包括限定少于全部所述紅外圖像的一部分所述紅外圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，限定一部分所述紅外圖像包括定位位于一部分所述紅外圖像上或包圍一部分所述紅外圖像的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源包括通過定位位于一部分所述紅外圖像上或包圍一部分所述紅外圖像的形狀來選擇少于全部所述紅外圖像的一部分所述紅外圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，還包括調(diào)節(jié)所述形狀的尺寸。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源包括選擇所述紅外圖像上的離散點。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述離散點包括所述紅外圖像的單個像素。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述數(shù)字顯示器上顯示所述場景的紅外圖像包括顯示融合的紅外和可見光圖像。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括選擇用于從所述源收集溫度數(shù)據(jù)的持續(xù)時間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述數(shù)字顯示器上顯示隨時間推移的所收集的溫度數(shù)據(jù)的曲線包括將所收集的溫度數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)點顯示在所述圖形曲線上以及連接所述數(shù)據(jù)點以生成表示隨時間推移的溫度的一條或多條圖線。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括存儲與一個或多個數(shù)據(jù)點相關(guān)聯(lián)的一個或多個紅外圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，以視頻格式存儲所述一個或多個紅外圖像。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括選擇用于所述圖形曲線的溫度數(shù)據(jù)的類型。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述溫度數(shù)據(jù)的類型包括來自所述溫度數(shù)據(jù)源的平均、最大、或最小溫度中的一個或多個。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線包括顯示實際溫度、平均溫度、最大溫度或最小溫度中的一個或多個的曲線。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，在所述數(shù)字顯示器上顯示隨時間推移的所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線包括顯示實際溫度、平均溫度、最大溫度或最小溫度中的一個或多個的圖形曲線。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述數(shù)字顯示器上顯示所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線包括在所述數(shù)字顯示器上同時顯示所述圖形曲線和所述場景的所述紅外圖像。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，隨著附加的溫度數(shù)據(jù)被收集用于所述圖形曲線而連續(xù)地顯示所述圖形曲線。
20.一種熱成像相機(jī)，包括: 紅外相機(jī)模塊； 可見光相機(jī)模塊；` 數(shù)字顯示器，配置成顯示場景的紅外圖像，并允許用戶從所述紅外圖像選擇溫度數(shù)據(jù)源；以及 處理器，配置成以由所述用戶選擇的時間間隔從所選擇的溫度數(shù)據(jù)源收集溫度數(shù)據(jù)并且生成隨時間推移的所收集的溫度數(shù)據(jù)的圖形曲線，其中所述數(shù)字顯示器進(jìn)一步配置成顯示所述圖形曲線；以及 存儲器，配置成存儲所述圖形曲線或者所收集的溫度數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的熱成像相機(jī)，可根據(jù)用于如權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法操作的裝置來操作，和/或包括用于根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法操作的裝置。
【文檔編號】G01J5/10GK103575405SQ201310313689
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】T·海因克, J·T·皮克特 申請人:弗盧克公司