通用串行總線(usb)熱成像照相機套件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及使用微測輻射熱計檢測器的熱成像照相機領域，更具體地涉及使能在現成的平臺上使用熱成像照相機的工具包。
[0002]背景
[0003]在闡述相關技術的簡短討論之前，闡明下文將使用的特定術語的定義可能是有幫助的。
[0004]在這里使用的術語“捕捉設備”定義為:被配置為產生以像素陣列格式表示場景的電信號的光學器件和傳感器的任何硬件組合。具體地，如在此所討論的捕捉設備，不包括其中實施的除了將原始數據轉換為適用于傳送的數據格式以外的任何圖像處理能力。
[0005]如本文所用的術語“微測輻射熱計檢測器”涉及包括被密封在真空封裝件中的像素陣列的檢測器。
[0006]具有波長通常在7.5_14μπι之間的紅外輻射照射到檢測器材料上，對檢測器材料進行加熱，并因此改變其電阻。此電阻變化被測量并處理成可以用來產生圖像的溫度。與其他類型的紅外檢測設備不同，微測輻射熱計不需要冷卻。
[0007]許多熱成像照相機使用微測輻射熱計檢測器。微測輻射熱計檢測器遭受使其難以起作用的固有技術問題。當試圖將微測輻射熱計的讀數轉換成良好的圖像質量時，必須使用校正算法和校正數據集來對由檢測器捕捉到的原始數據進行校正。典型的校正是非均勻性校正(NUC)，失效像素替換(BPR)等。這些校正特定于每個單獨的檢測器，并且需要在專門的校準環境中準備，因為其需要專門的工具和專門技術(烤箱、黑體、軟件等)。更多的時候，不僅每個特定檢測器需要校正，而且檢測器和鏡頭的特定組合也可能需要校正。
[0008]目前可用的熱成像照相機由鏡頭、檢測器和電子器件構成。捕捉及處理原始IR數據并把其變換成視頻信號所需要的電子電路系統通常稱為IR引擎或IR芯。IR引擎包括安裝在PCB板上的微測輻射熱計檢測器，該PCB板集成有用于操作、控制、供電以及讀取檢測器所需要的額外適當的電路系統。由于目前可用的檢測器使用并行電接口提供數字或模擬的原始數據，IR引擎包括某些諸如FPGA、ASIC、DSP、CPU的計算平臺以及某種形式的存儲器，以便能夠執行上述校正以及其他信號及圖像處理任務。全球消費類電子產品市場的快速發展將強大的處理能力的可用性帶到了數百萬用戶手中。這樣的處理器可以良好地取代IR引擎的處理功能。
[0009]用于使熱成像可用于消費者的另一個挑戰是基于微測輻射熱計的熱成像設備的功率需求。由于IP引擎的運行方式，典型的IR引擎消耗0.6W或高于0.6W。如今的消費類電子產品通常是由低功率電池供電的，例如移動手機、智能手機、平板電腦。因此，作為附加給移動設備增加熱成像能力是一項具有挑戰性的任務。
【發明內容】
[0010]本發明的實施例通過使用USB (并且特別是USB 0N-THE-G0)接口來應對使高耗電的微測輻射熱計紅外捕捉前端(FE)設備與外部平臺通過接口連接的挑戰，只要該成像設備汲取小于500mW，USB接口就提供將熱成像設備連接到移動設備的途徑。
[0011]根據一個方面，本文提供了用于通過將紅外輻射捕捉設備連接到外部平臺來產生熱成像照相機的系統。該系統可以包括:基于微測輻射熱計的捕捉前端(FE)設備；和連接到該FE的通用串行總線(USB)接口，其中，該USB接口配置為傳送來自FE的數據并同時給該FE提供電力，其中，傳送的數據僅在系統之外的、連接到USB接口的外部平臺上進行處理。該外部平臺通過使用專門的算法和特定于使用中的單獨的微測輻射熱計檢測器的獨特校正數據集來將該原始數據轉換成熱成像視頻和圖像。
[0012]本發明的這些、附加和/或其他方面和/或優點列于詳細描述；從詳細描述中可推斷；和/或通過本發明的實踐可以學習到。
【附圖說明】
[0013]為更好地理解本發明的實施例，并示出如何可以付諸實施，現在將僅以舉例的方式參照附圖，整個附圖中類似的標號表示相應的元件或部分。在附圖中:
[0014]圖1是根據本發明一些實施例的系統的高層次示意框圖；
[0015]圖2是示出了根據本發明一些實施例的系統的另一方面的高層次示意框圖；以及
[0016]圖3是示出了根據本發明一些實施例的系統的又一方面的高層次示意框圖。
【具體實施方式】
[0017]現在詳細地具體參考附圖，要強調的是，所示的細節是通過舉例的方式且僅僅是出于對本發明的優選實施例說明性討論的目的，并為了提供認為是本發明的原理和概念方面的最有用和容易理解的描述而呈現。在這點上，沒有試圖以比對本發明的基本理解所必須的細節更詳細的程度來顯示本發明的結構細節，結合附圖的描述使得本領域技術人員明白，如何在實踐中實施本發明的幾種形式。
[0018]在詳細解釋本發明的至少一個實施例之前，應當理解，本發明在其應用上并不限于下面的描述中闡述的或附圖中所示的構造的細節和部件的布置。本發明適用于其他實施例或能夠以各種方式實踐或執行。此外，要理解的是，這里采用的措辭和術語是為了描述的目的，而不應視為限制。
[0019]圖1是根據本發明的一些實施例的系統100的高層次示意框圖。系統100可以包括前端模塊110，前端模塊110包括圖像捕捉設備10，圖像捕捉設備10包括微測輻射熱計檢測器。前端模塊I1還可以包括耦合到圖像捕捉設備10的通用串行總線(USB)接口130 (或與之相關聯)。系統100還可包括后端模塊120，其包括特定于微測輻射熱計檢測器的數據集124和計算機可讀代碼，如可由位于不同于前端模塊的物理位置的計算機處理器執行的處理模塊122。
[0020]在操作中，前端模塊110可以配置為從微測輻射熱計檢測器獲得原始數據12，并將其作為USB串行化數據112通過USB接口 130傳送到后端模塊120。
[0021]根據本發明的一些實施例，后端模塊120配置成使用數據集124和計算機可讀代碼122處理來自微測輻射熱計檢測器的以USB串行化格式112傳送的原始數據12，以產生經處理的數據126。根據本發明的一些實施例，經處理的數據126包括熱成像數據。經處理的數據126可以是靜止或視頻圖像的形式，但也可涉及在沒有產生第一視頻或靜止圖像情況下從原始數據提取的任何參數。
[0022]根據一些實施例，計算機可讀代碼122可以包括API (應用程序編程接口)，這將使軟件開發者能夠開發用于將利用經處理的數據126的外部平臺20的代碼。
[0023]根據本發明的一些實施例，數據集124可包括校正數據集，其可用于校正從微測輻射熱計檢測器獲得的原始數據，其中，校正數據集基于所述微測輻射熱計檢測器的生產簡檔。更具體地，生產簡檔包括與所述微測輻射熱計檢測器的失效像素、生產變形和像素級變化中的至少一個有關的數據。
[0024]圖2是示出了根據本發明的一些實施例的前端模塊110的另一方面高層次示意框圖。前端模塊110可以包括以光敏像素陣列的形式實現的微測輻射熱計檢測器220，微測輻射熱計檢測器220光學耦合到光學器件210且電耦合到與USB接口 130通信的電接口230(例如，卡)。
[0025]圖3是示出了根據本發明的一些實施例的系統的又一方面的高層次示意框圖。外部平臺20(外部的含意是在微測輻射熱計檢測器的外部且位于不同的物理位置)可以包括后端模塊120可以被加載在其上的處理器380和存儲器330。連接到處理器370的USB端口 310可以與USB接口 130通信。處理器380還可被連接到發射器360、接收器370、儲存器350、電源320和顯示器340。在操作中，后端模塊可利用任何的前述組件作為用于處理從微測輻射熱計檢測器所獲得的原始數據的資源。通過這樣做，用戶可以利用前述前端模塊110和后端模塊120的非常瘦(lean)的體系結構來享有外部平臺的功能和計算能力。
[0026]根據本發明的一些實施例，前端模塊110還配置為經由所述USB接口 130接收來自電源320的電力供應。
[0027]根據本發明的一些實施例，電源320位于處理器380耦合到的平臺20內。替代地，電源位于處理器耦合的平臺外。
[0028]根據本發明的一些實施例，后端模塊120還可以包括配置成能夠添加適用于微測輻射熱計檢測器的處理和控制操作的(標準開發工具包)SDK軟件模塊。以工具包形式體現的本發明可以作為“USB熱成像工具包”出售。有利的是，USB微測輻射熱計熱成像工具包將克服當前由非技術用戶/消費者/軟件開發者使用熱成像的困難。該工具包將使日常消費類電子產品的用戶能夠輕松地將熱感照相機“即插即用”到他們現有的計算設備。其也將允許軟件應用開發者輕松開發高級熱成像應用，而不需要了解紅外檢測器的復雜性。
[0029]工具包將利用現有的USB (通用串行總線)標準的優點，特別是待連接的兩個電子設備(例如，“主機”計算機和照相機)的能力，從而實現在“主機”和照相機之間的電力饋送和通信交換。熱工具包前端設備消耗非常低的功率，并且是唯一可用的將不需要外部電力饋送的IR，但除了消費類設備通過標準USB連接器(對于USB標準訪問〈0.5ffatt)提供的電力。
[0030]不像大多數目前