專利名稱：具有激光指示器的可見(jiàn)光和ir組合的圖像照相機(jī)的制作方法
具有激光指示器的可見(jiàn)光和IR組合的圖像照相機(jī)背景技術(shù)現(xiàn)今的許多紅外照相機(jī)僅禾傭電磁光譜的遠(yuǎn)紅外部分(典型地在8—14 M:的范圍內(nèi))的能量產(chǎn)生景象的圖像(IR圖像)。使用這些照相機(jī)獲得的 圖像基于至跶照相機(jī)傳感器元件的IR輻射的強(qiáng)度給構(gòu)成景象的像素分配色 彩或灰度級(jí)別。因?yàn)楹铣蒊R圖像基于目標(biāo)的皿，又因?yàn)檎障鄼C(jī)顯示的色 彩或級(jí)別并非典型地與景象的可見(jiàn)光色彩對(duì)應(yīng)，所以特別^itk類裝置的初 學(xué)者，難以將IR景象中感興趣的特征(例如，熱斑)與操作者在可見(jiàn)光景 象中看到的其對(duì)應(yīng)位置準(zhǔn)確地聯(lián)系起來(lái)。在紅外景象反差較低的應(yīng)用中， 僅紅外圖像可能尤其難以洤釋。紅外景象是熱量發(fā)射的結(jié)果，并且與反射可見(jiàn)光產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像相 比，雖然不是全部，但是絕大多數(shù)紅外景象都是非常本質(zhì)地更不清晰。例 如，考慮一個(gè)具有許多電部件和互連的工業(yè)機(jī)器的電氣控制面板，由于不 同的色彩和精確定義的形狀，可見(jiàn)光圖像將變得清晰且分明。由于從溫度 高的一個(gè)或多個(gè)部分到其相鄰部分的熱傳遞，所述紅外圖像可能會(huì)顯得不 夠清晰。為了處理所述更好地識(shí)別感興趣的溫度斑的問(wèn)題， 一些照相機(jī)允許操 作者利用嵌入紅外照相機(jī)的獨(dú)立的可見(jiàn)光照相機(jī)捕捉景象的可見(jiàn)光圖像 (通常稱為"控制圖像")。在商iLt可以從Oregon州的MIsonville的FLIR 系統(tǒng)得到的FLIR ThermaCam P65就是這種照相機(jī)的一個(gè)例子。這些照相 機(jī)不提供自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)或?qū)⒖梢?jiàn)光與紅外圖像在照相機(jī)中合并的能力，將手動(dòng) 使紅外圖像中感興趣的圖像特征與可見(jiàn)光圖像中對(duì)應(yīng)的圖像特征關(guān)聯(lián)的操 作留給操作者?？蛇x擇地， 一些紅外照相機(jī)應(yīng)用嵌入照相機(jī)里或附于照相機(jī)上的激光 指示器。在商業(yè)上可以從Oregon州的WilsonviUe的FLIR系統(tǒng)得到的FLIR ThemiaCam⑧E65就是這種照相機(jī)的一個(gè)例子。該激光指示器在目標(biāo)上艦 可見(jiàn)點(diǎn)或可見(jiàn)區(qū)域，以便允許用戶從視覺(jué)上識(shí)別目標(biāo)景象通過(guò)紅外照相機(jī)
顯示的部分。因?yàn)榧す庵甘酒鬏椛湮挥诳梢?jiàn)光譜中，所以它在紅外圖像中 是不可見(jiàn)的。因此，所述激光指示器在紅外照相機(jī)中的價(jià)值有限。這在熱 斑或冷斑的位置難于識(shí)別時(shí)將成為問(wèn)題。例如，大型工業(yè)控制面板通常具有許多微相似且緊緊組裝在一起的組件。有時(shí)難于確定導(dǎo)致熱事fK例如 在紅外照相機(jī)圖像中的熱斑)的具體組件。其它紅外、溫度測(cè)量工具可以應(yīng)用單一的、溫度測(cè)量傳感器，或很少數(shù)量 的排列成柵格圖案的溫度傳感器。單一的指示工具典型地通過(guò)照亮由所述 單一溫度傳感器元件看到的點(diǎn)或區(qū)域來(lái)提供用以識(shí)別目標(biāo)區(qū)域的激光指示 系統(tǒng)，所述單一溫度傳感器元件例如在商業(yè)上可從新澤西州奧克蘭的Mikron紅外有限公司獲得的Mikron M120?？蛇x擇地， 一些系統(tǒng)應(yīng)用允許 用戶從視覺(jué)上識(shí)別位于目標(biāo)景象中的點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，所述目標(biāo)景象ffiil經(jīng) 由與鵬傳感器對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)路4鎖行觀觀啲工具進(jìn)行觀懂，例如，商業(yè)上 可從新澤西州奧克蘭的Mikran紅外有限公司獲得的Mikron M90。具有多個(gè) 傳感器元件的工具典型地提供由很小數(shù)量的景象像素組成的非常粗糙的紅 外圖像，每一個(gè)傳感器元件均具有相對(duì)大的瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)，所述傳感 器元件例如在商4Lh可從加利福尼亞圣地亞哥的Advanced Test Equipment 獲得的IRISYS IRI1011 。使用此類圖像非常難精確識(shí)別感興趣的特征。因?yàn)榧t外圖像并非典型地具有清晰的分辨率，所以通常難以聚焦紅外 圖像。例如，因?yàn)橥ㄟ^(guò)多個(gè)過(guò)程從熱位置到相鄰位置的熱傳遞，所述圖像 并不總是具有清晰的分辨率。這使得用戶主觀地聚焦所述紅外圖像。因此， 期望使紅外圖像聚焦的主觀性減小。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的某些實(shí)施方式在一個(gè)工具中將視頻碼率和/或靜態(tài)紅外 照相機(jī)與視頻碼率和/或可見(jiàn)光照相機(jī)組合，以便景象可以同時(shí)以可 見(jiàn)光和紅外線觀測(cè)和記錄。所述兩圖像被配準(zhǔn)(校正視差)且調(diào)整大 小以便相互匹配，使得紅外景象和可視景象在所得到的圖像中相互重 疊。操作者可以選擇觀測(cè)紅外圖像、可見(jiàn)光圖像、或兩種圖像的a混 合的(熔融的)組合。因?yàn)?br> 像和可見(jiàn)光圖像中感興趣的特征關(guān)聯(lián)起來(lái)。初學(xué)者可以選擇僅觀測(cè)可 見(jiàn)光圖像且利用來(lái)自未顯示但關(guān)聯(lián)的紅外圖像的數(shù)據(jù)讀取可見(jiàn)光圖 像中的溫度。低反差的紅外景象，當(dāng)與可見(jiàn)光圖像混合時(shí)，導(dǎo)致具有高得多的 明顯反差的組合圖像。在許多應(yīng)用中可以排除對(duì)激光指示器的需求， 因?yàn)樵诳梢?jiàn)光圖像中存在足夠識(shí)別紅外圖像中感興趣的特征的位置 的反差。本發(fā)明的實(shí)施方式允許制造商通過(guò)使用較小的低成本的紅外傳 感器以較低的成本生產(chǎn)高質(zhì)量的紅外照相機(jī)，例如，包含更少探測(cè)器 元件的傳感器，和/或較不敏感的傳感器或傳感器/透鏡的組合。通過(guò) 使用匹配的可見(jiàn)光圖像，用戶具有在可見(jiàn)光圖像基礎(chǔ)上識(shí)別紅外目標(biāo) 的能力，而不是僅在紅外圖像基礎(chǔ)上識(shí)別。本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供一種顯示可見(jiàn)光(VL)圖像和/或紅 外(IR)圖像的方法。所述方法包括提供具有VL照相機(jī)模塊、IR照 相機(jī)模塊和顯示器的照相機(jī)。所述VL照相機(jī)模塊和IR照相機(jī)模塊 具有各自的第一和第二視場(chǎng)(FOVs)。所述方法包括用IR照相機(jī)模 塊對(duì)目標(biāo)景象聚焦，以便生成聚焦的第二 FOV。 IR照相機(jī)模塊的聚 焦配準(zhǔn)和聚焦的第二 FOV對(duì)應(yīng)的第一 FOV的一部分和第二 FOV。 所述方法同樣包括顯示配準(zhǔn)的第一FOV圖像、聚焦的第二FOV圖像、 或者配準(zhǔn)的第一 FOV與聚焦的第二 FOV的混合圖像中的一種。本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供一種顯示可見(jiàn)光(VL)圖像和/或紅 外(IR)圖像的方法。所述方法包括提供VL照相機(jī)模塊、IR照相機(jī) 模塊以及顯示器。所述VL照相機(jī)模塊和IR照相機(jī)模塊具有各自的 第一和第二視場(chǎng)(FOVs)，并且產(chǎn)生各自FOV的圖像。所述方法包 括在所述顯示器上顯示至少部分圖像。所述方法同樣包括通過(guò)相對(duì)于 彼此移動(dòng)圖像直至通過(guò)使用手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)配準(zhǔn)這些圖像，從而在顯示 器上配準(zhǔn)來(lái)自VL照相機(jī)模塊和IR照相機(jī)模塊的圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括產(chǎn)生可視和紅外圖像的照相機(jī)。所述 照相機(jī)包括具有VL傳感器和VL光學(xué)裝置的可視照相機(jī)模塊，以及 具有IR傳感器和IR光學(xué)裝置的IR照相機(jī)模塊。所述VL照相機(jī)模 塊從所述IR照相機(jī)模塊中移走，所以這些模塊從不同視野看目標(biāo)景 象，從而引起視差。所述照相機(jī)包括用于消除視差的裝置和用于同時(shí) 顯示來(lái)自IR照相機(jī)模塊和VL照相機(jī)模塊的圖像，從而使得沒(méi)有視 差地配準(zhǔn)圖像的顯示器。本發(fā)明的一些實(shí)施方式包括具有用于執(zhí)行如下方法的指令的計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)，所述方法為對(duì)來(lái)自多個(gè)照相機(jī)模塊的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的 方法。所述指令可以引起可編程處理器執(zhí)行一些步驟。所述步驟包括 接收來(lái)自可見(jiàn)光(VL)照相機(jī)模塊的包括目標(biāo)的第一圖像和來(lái)自紅 外(IR)照相機(jī)模塊的包括目標(biāo)的第二圖像。所述VL照相機(jī)模塊和 IR照相機(jī)模塊具有各自的第一和第二視場(chǎng)(FOVs)。所述步驟同樣包 括確定從至少一個(gè)照相機(jī)模塊到所述目標(biāo)的距離，利用所確定的距離 校正視差，配準(zhǔn)校正了視差的第一和第二圖像，并且在顯示器上顯示 配準(zhǔn)圖像。本發(fā)明的一些實(shí)施方式為紅外照相機(jī)提供激光指示器，以便幫助 識(shí)別感興趣點(diǎn)(例如熱斑)的位置，和/或幫助紅外照相機(jī)聚焦。許 多這樣的實(shí)施方式同樣包括和紅外照相機(jī)和激光指示器安置在一起 的可見(jiàn)光照相機(jī)。許多這樣的實(shí)施方式同樣包括能夠選擇性地顯示來(lái) 自紅外照相機(jī)的紅外圖像，來(lái)自可見(jiàn)光照相機(jī)的可見(jiàn)光圖像，和域 兩種圖像的a混合形式的顯示器。所述紅外和可見(jiàn)光照相機(jī)可以具有 產(chǎn)生視差的獨(dú)立的視場(chǎng)。所述照相機(jī)能夠校正視差，并且在顯示器上 配準(zhǔn)來(lái)自獨(dú)立視場(chǎng)的圖像。激光指示器能夠被用于在配準(zhǔn)過(guò)程中給予 幫助。在許多這樣的實(shí)施方式中，紅外照相機(jī)使用作為紅外照相機(jī)焦 距的函數(shù)的視差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被校準(zhǔn)，以識(shí)別紅外圖像中的激光斑的位 置。 一旦照相機(jī)計(jì)算出激光斑的位置，照相機(jī)可以生成在顯示圖像中 涉及的計(jì)算機(jī)生成的激光斑。所述斑可以被移動(dòng)與在顯示圖像中可見(jiàn) 的實(shí)際激光斑對(duì)準(zhǔn)，以便聚焦紅外照相機(jī)。所述斑同樣可以被用于注 釋圖像，用以在實(shí)際激光斑在顯示圖像中不可見(jiàn)時(shí)，顯示激光的位置。本發(fā)明的一些實(shí)施方式提供顯示器，所述顯示器顯示目標(biāo)景象的 可見(jiàn)光圖像和滿足某些警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)景象的紅外圖像或可見(jiàn)光和 紅外圖像的a混合形式。所述警報(bào)包括絕對(duì)熱閾值、絕對(duì)冷閾值、相
對(duì)熱閾值、相對(duì)冷閾值、絕對(duì)范圍或等溫線。在一些實(shí)施方式中，所 述警報(bào)可由影像閃光、可聽(tīng)見(jiàn)的警報(bào)或振動(dòng)警報(bào)表示。


圖1和圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的照相機(jī)的前透視圖和后透視圖；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可用于實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施方式 的具有代表性的照相機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是示出了光學(xué)路徑和照相機(jī)的傳感器構(gòu)造的示意圖； 圖5示出了視差方程在幾何學(xué)上的推導(dǎo)；圖6示出了 (全屏、全傳感器紅外)/ (全屏、部分傳感器可見(jiàn) 光)景象顯示模式；圖7示出了未校正視差的可見(jiàn)光與紅外組合的圖像； 圖8示出了校正了視差的同一幅圖像；圖9和圖10是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，具有磁體和霍耳效應(yīng)傳 感器的紅外照相機(jī)模塊的橫斷面視圖；圖ll示出了 (部分屏幕，部分傳感器紅外)/ (全屏，全傳感器 可見(jiàn)光)景象顯示模式，在這種模式下，照相機(jī)利用全部的可見(jiàn)光傳 感器元件填充顯示器；圖12示出了 (部分屏幕、全傳感器紅外)/ (全屏、部分傳感器 可見(jiàn)光)景象顯示模式，在這種模式下，照相機(jī)利用全部的可用紅外 傳感器元件提供僅填充照相機(jī)顯示器中心區(qū)域的紅外圖像；圖13示出了 (部分屏幕、全傳感器紅外)/ (全屏、全傳感器可 見(jiàn)光)景象顯示模式，在這種模式下，照相機(jī)利用全部紅外傳感器元 件和全部可見(jiàn)光傳感器元件構(gòu)造顯示圖像；圖14一16分別示出了絕熱杯的僅紅外圖像、所述杯子的僅可見(jiàn) 光圖像以及所述杯子的部分a混合圖像；圖17示出了 "熱閾值"警報(bào)模式顯示的例子；圖18示出了典型的低紅外反差景象的紅外圖像；圖19用a混合可見(jiàn)光圖像示出了同一景象，產(chǎn)生了高得多的鮮
明反差；圖20—23分別示出了具有激光斑的可見(jiàn)光圖像，具有激光斑和 與激光斑對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)生成的激光標(biāo)記物的可見(jiàn)光圖像，具有未對(duì)準(zhǔn) 的計(jì)算機(jī)生成的激光標(biāo)記物和熱斑的僅紅外圖像，以及具有對(duì)準(zhǔn)的計(jì) 算機(jī)生成的激光標(biāo)記物和熱斑的僅紅外圖像；圖24—26分別示出了具有激光點(diǎn)的僅可見(jiàn)光的圖像，具有未對(duì) 準(zhǔn)的激光點(diǎn)和熱斑的a混合可見(jiàn)光/紅外圖像，以及具有對(duì)準(zhǔn)的激光 點(diǎn)斑的a混合可見(jiàn)光/紅外圖像；圖27—28分別示出了具有未對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)生成的激光指示器和 熱斑的僅紅外圖像，以及具有對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)生成的激光指示器和熱斑 的僅紅外圖像；圖29—30分別示出了具有未對(duì)準(zhǔn)的激光斑和計(jì)算機(jī)生成的激光 標(biāo)記物的僅可見(jiàn)光圖像，以及具有對(duì)準(zhǔn)的激光斑和計(jì)算機(jī)生成的激光 標(biāo)記物的僅可見(jiàn)光圖像。
具體實(shí)施方式
系統(tǒng)描述圖1和圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的照相機(jī)10的前透視圖和后 透視圖。機(jī)架包括紅外照相機(jī)模塊和可見(jiàn)光照相機(jī)模塊。特別地，照 相機(jī)IO包括照相機(jī)機(jī)架12、可見(jiàn)光(VL)透鏡13、紅外透鏡14、 聚焦環(huán)16和激光指示器18，以及如將參考圖3描述的位于所述機(jī)架 內(nèi)的不同電子器件。在實(shí)施方式中，LED電筒(torch)/閃光燈17位于 VL透鏡13的每一側(cè)，用以幫助在黑暗環(huán)境中提供足夠的光線。顯示 器20位于照相機(jī)的背面，因此紅外圖像、可見(jiàn)光圖像和/或紅外和可 見(jiàn)光混合圖像可以被看到。另外，目標(biāo)部位溫度(包括溫度測(cè)量斑大 小)和距離讀數(shù)可以被顯示。用戶控制器22同樣位于照相機(jī)的背面， 用于控制顯示模式和激活或禁用所述激光指示器。圖3示出了依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施方式 的代表性照相機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖?？梢?jiàn)光照相機(jī)模塊包括CMOS、 CCD或其它類型的可見(jiàn)光照相
機(jī)、LED電筒/閃光燈以及激光指示器。所述照相機(jī)將RGB圖像顯示 數(shù)據(jù)(例如，30赫茲)注入FPGA，以便與紅外RGB圖像數(shù)據(jù)組合 并在之后將組合的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示器。模擬引擎與紅外傳感器連接并控制所述紅外傳感器，且將原始的 紅外圖像數(shù)據(jù)(例如，30赫茲)注入DSP。所述DSP執(zhí)行計(jì)算，以 便將所述原始的紅外圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成景象溫度，且之后轉(zhuǎn)換成與景象 溫度和所選彩色調(diào)色板對(duì)應(yīng)的RGB色彩。例如，授予本受讓人的名 為"Microbolometer Focal PlaneArray With Controlled Bias"的美國(guó)專 利6,444,983，其全部公開(kāi)內(nèi)容被結(jié)合于此，公開(kāi)了這樣的紅外照相 機(jī)。所述DSP之后將產(chǎn)生的紅外RGB圖像顯示數(shù)據(jù)注入與VL RGB 圖像數(shù)據(jù)組合的FPGA，且之后將該組合的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示器。嵌入式處理器卡引擎包括向照相機(jī)操作者提供圖形用戶界面 (GUI)的通用微處理器。所述GUI界面由菜單、文本及被送至FPGA 的圖形顯示元件組成，它們?cè)赟RAM中緩沖且之后被發(fā)送至顯示器。具有用戶界面的MSP430界面包括照相機(jī)按鈕、鼠標(biāo)、LCD背 光以及智能電池。所述MSP430界面閱讀所述輸入并提供信息至用于 控制GUI并提供其它系統(tǒng)控制功能的所述嵌入式處理器卡引擎。所述FPGA利用組合的可見(jiàn)光圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)及GUI 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)所述顯示器(一個(gè)或多個(gè))(例如，LCD和/或TV)。所述FPGA 請(qǐng)求來(lái)自所述VL和紅外照相機(jī)模塊的可見(jiàn)光和紅外圖像數(shù)據(jù)，并將 它們a混合在一起。所述FPGA同樣將產(chǎn)生的顯示圖像與GUI數(shù)據(jù)a 混合，用以產(chǎn)生最終發(fā)送至LCD顯示器的混合圖像。當(dāng)然與本發(fā)明 的實(shí)施方式相關(guān)的顯示器不僅限于LCD型顯示器。所述FPGA在所 述DSP的控制下操作，所述DSP進(jìn)一步被嵌入式處理器卡引擎控制。 用戶可以通過(guò)GUI控制圖像a混合的程度以及顯示模式，BP，畫(huà)中 畫(huà)、全屏、彩色警報(bào)(color alarm)和縮放模式。這些設(shè)置從嵌入式處 理器卡引擎發(fā)送至所述DSP，其之后恰當(dāng)?shù)嘏渲肍PGA。光學(xué)結(jié)構(gòu)本發(fā)明的實(shí)施方式將在同一機(jī)架里彼此接近的實(shí)時(shí)可見(jiàn)光照相機(jī)的引擎和實(shí)時(shí)紅外照相機(jī)的引擎組合，使得光軸大致上彼此平行D依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的照相機(jī)將實(shí)時(shí)可見(jiàn)光照相機(jī)的引擎或 模塊置于實(shí)時(shí)紅外照相機(jī)的機(jī)架里。這樣放置使得所述可見(jiàn)和紅外光 軸例如在紅外光軸的垂直面上實(shí)效地接近且大致彼此平行。當(dāng)然也可以是其它空間排列。所述可見(jiàn)光照相機(jī)模塊，例如，VL光學(xué)裝置和 VL傳感器陣列，被選擇為比紅外照相機(jī)模塊具有更大的視場(chǎng)(FOV)。 圖4示出了照相機(jī)的光路和傳感器結(jié)構(gòu)。如圖所示，有兩條清晰的光路和兩個(gè)獨(dú)立的傳感器。 一個(gè)用于可見(jiàn)光，另一個(gè)用于紅外線。因?yàn)?這些傳感器的光路是不同的，所以每一個(gè)傳感器將從略有不同的有利位置"看見(jiàn)"目標(biāo)景象，由此導(dǎo)致視差。正如將在后面詳細(xì)描述的， 所述視差通過(guò)利用軟件操作被電子地校正。這提供了電子地校正顯示 圖像視差的能力。在一些實(shí)施方式中，選用所述可見(jiàn)光光學(xué)裝置和傳 感器，使得它們各自的視場(chǎng)(FOV)是不同的，例如， 一個(gè)比另一個(gè) 大。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，所述VL FOV大于所述紅外FOV。 這提供了成本效率。目前，對(duì)于指定像素?cái)?shù)目的傳感器，可見(jiàn)光傳感 器陣列比紅外傳感器陣列便宜得多。因此，對(duì)于指定的視場(chǎng)和分辨率 (瞬時(shí)視場(chǎng))，可見(jiàn)光傳感器陣列比紅外傳感器陣列便宜。在--些實(shí)施方式中，可見(jiàn)光光學(xué)裝置使得可見(jiàn)光照相機(jī)模塊在全 部可用距離上保持聚焦。只有紅外透鏡需要針對(duì)不同距離的目標(biāo)進(jìn)行 調(diào)焦。視差校正和顯示模式圖5從幾何的角度示出了視差公式的推導(dǎo)(eq.l)。由所述公式 可見(jiàn)，視差可以通過(guò)最小化可見(jiàn)光和紅外光學(xué)孔徑間的距離(q)而 減小，并且同樣可以通過(guò)選擇短焦距透鏡而減小。所述照相機(jī)的設(shè)計(jì) 典型地將自然地固定(q)。在一些實(shí)施方式中，可見(jiàn)光和紅外透鏡的 焦距(f)能夠通過(guò)改變透鏡或利用包括多焦距或連續(xù)縮放的光學(xué)系 統(tǒng)在一定范圍內(nèi)改變。在使用固定焦距透鏡的實(shí)施方式中， 一旦透鏡 被安裝，那么所述焦距在操作過(guò)程中保持恒定。因此，在照相機(jī)操作 過(guò)程中，視差僅是到目標(biāo)的距離(d)的函數(shù)。在所示的實(shí)施方式中，
每一透鏡的焦距(f)是相同的。作為替換的實(shí)施方式，紅外透鏡和 可見(jiàn)光透鏡的焦距(f)可以是不同的。所述照相機(jī)校正可見(jiàn)光和紅外圖像的視差并且提供一些不同的 向操作者顯示配準(zhǔn)圖像的方法。這些方法將在以下加以描述。 一般而 言，如下所述，視差校正基于紅外焦距。然而，視差同樣可以通過(guò)用 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的方案確定距目標(biāo)圖像的距離(不同于通過(guò) 焦距)來(lái)校正。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的照相機(jī)能夠以三個(gè)顯示模式之一操作； 1)全屏可見(jiàn)的，紅外的和/或混合的，2)畫(huà)中畫(huà)，例如在全屏可見(jiàn) 光圖像中有部分紅外圖像，和3)在可見(jiàn)光圖像中的紅外彩色警報(bào)。 在任意一種所述顯示模式中，溫度將被記錄且能夠在圖像的紅外部分 里顯示。在僅可見(jiàn)光圖像上，溫度同樣能夠從所記錄的而不是所顯示 的紅外圖像顯示。在全屏顯示模式中，操作者可以選擇顯示全屏僅可見(jiàn)光圖像、全 屏僅紅外圖像或全屏可見(jiàn)光和紅外混合圖像。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述顯示器為320乘以240像素且在圖6中由虛線框表示。所述 紅外傳感器具有160乘以120像素且所述可見(jiàn)光傳感器具有1280乘 以1024像素。這些特定的大小僅作為例子給出且并不局限于本發(fā)明 的任一實(shí)施方式。因此，所述紅外傳感器、VL傳感器和顯示器中的 每一個(gè)均可以比給出的特定例子中的大或小。圖6示出了所述模式的 圖示，其中整個(gè)160乘以120的紅外圖像被插值以填充照相機(jī)顯示器。 基于所選擇的顯示模式，1280乘以1024的可見(jiàn)光圖像的一部分被開(kāi) 窗以匹配紅外窗口。由于所選擇的可見(jiàn)光傳感器元件的數(shù)目不必要和 照相機(jī)顯示器的320乘以240像素匹配，所以可見(jiàn)光圖像被縮放以匹 配照相機(jī)顯示器。在視差校正后，每一個(gè)產(chǎn)生的紅外顯示像素將表示 與其相應(yīng)的可見(jiàn)光顯示像素相同的瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)。因?yàn)樗鰞蓚€(gè) 圖像是匹配的，所以照相機(jī)操作者僅通過(guò)注意兩圖像中感興趣的特征 相互重疊的部分，就能夠輕易地將紅外圖像中感
模式將在下面進(jìn)一步討論。在可見(jiàn)光圖像和紅外圖像間的視差通過(guò)照相機(jī)自動(dòng)校正。這一過(guò) 程被稱為配準(zhǔn)。為了應(yīng)用適當(dāng)?shù)囊暡钚Ｕ稣障鄼C(jī)必須首先確定 到感興趣的目標(biāo)物體的距離。一種確定目標(biāo)距離的方法是利用霍爾效應(yīng)傳感器感測(cè)紅外透鏡的聚焦位置。圖9和圖IO示出了經(jīng)過(guò)紅外透 鏡14的中心從前到后獲得的照相機(jī)10的截面圖。參考圖9和圖10， 霍爾效應(yīng)傳感器30與紅外傳感器陣列34相關(guān)地被固定于機(jī)架32里， 用以感測(cè)附于IR透鏡14后面的磁體36的接近程度。當(dāng)透鏡的聚焦 通過(guò)聚焦環(huán)16的旋轉(zhuǎn)而改變時(shí)，在磁體36和霍爾效應(yīng)傳感器30間 的距離f'改變，導(dǎo)致來(lái)自霍爾效應(yīng)傳感器的輸出與聚焦位置成比例。 (透鏡的聚焦能夠通過(guò)移動(dòng)透鏡或移動(dòng)紅外傳感器陣列來(lái)改變。)所 述聚焦位置被用來(lái)導(dǎo)出到目標(biāo)的距離的估計(jì)值。所述紅外透鏡的聚焦 位置提供了一種特別方便的距離估計(jì)值，因?yàn)榈湫偷募t外透鏡具有低 焦距比數(shù)，導(dǎo)致景深淺。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述霍爾效應(yīng)傳感器可 以被固定在紅外傳感器陣列上。另外，霍爾效應(yīng)傳感器及磁體的位置 可以和所示的相反。在圖9和圖IO所示的實(shí)施方式中，磁體36是環(huán)繞聚焦環(huán)16內(nèi) 表面，與紅外傳感器陣列34面對(duì)的環(huán)。所述霍爾效應(yīng)傳感器30被固 定在照相機(jī)機(jī)架32內(nèi)，距紅外傳感器陣列34很短的距離?；魻栃?yīng) 傳感器與磁體之間的距離用距離f'表示，如圖9和圖10所示。圖9 示出了用于近聚焦的透鏡位置且圖10示出了用于遠(yuǎn)聚焦的透鏡位 置，在此情況下，磁體與霍爾效應(yīng)傳感器的距離比圖9要近。除了以 上所述的霍爾效應(yīng)傳感器，其它機(jī)構(gòu)和方法當(dāng)然可以被應(yīng)用于確定到 目標(biāo)的距離。這些等價(jià)的機(jī)構(gòu)或方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。所 述霍爾效應(yīng)傳感器是一種便利的方法。估計(jì)目標(biāo)與照相機(jī)間的距離是有價(jià)值的安全特征。例如，當(dāng)檢査 高壓電氣柜時(shí)，OSHA具有明確的安全距離要求。因此，使用依據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方式的所述照相機(jī)，能夠在顯示器上顯示到目標(biāo)的距離，以 便有助于所述照相機(jī)的操作者遵從OSHA的安全要求。另外，知道所測(cè)量的目標(biāo)上的斑的大小(瞬時(shí)視場(chǎng)斑大小)是很
有意義的。因?yàn)榘叽笮∈蔷嚯x的函數(shù)，且本發(fā)明的實(shí)施方式具有測(cè)量 (或更確切地為估計(jì))對(duì)視差進(jìn)行校正所需的距離的能力，所以斑大 小能夠作為距離的函數(shù)被計(jì)算并且通過(guò)顯示器顯示給照相機(jī)的操作 者。用于關(guān)注每一個(gè)紅外透鏡的距離相關(guān)性的透鏡位置傳感器值在 工廠中被確定且同其它的照相機(jī)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)于照相機(jī)的非易失性存儲(chǔ)器中。所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括針對(duì)每一個(gè)焦距計(jì)算的X和Y圖像偏移量。通過(guò)利用感測(cè)的紅外透鏡聚焦位置及工廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，要顯示的可見(jiàn)光傳感器中的部分區(qū)域的校正的X和Y傳感器偏移量能夠 被計(jì)算并用于選擇對(duì)于當(dāng)前的紅外焦距適宜的可見(jiàn)光傳感器區(qū)域。也 就是說(shuō)，當(dāng)紅外透鏡的焦距改變時(shí)，可見(jiàn)光傳感器圖像的不同區(qū)域被 提取并顯示，導(dǎo)致位于焦距的物體的紅外和可見(jiàn)光圖像的配準(zhǔn)。圖7 示出了未對(duì)準(zhǔn)的可見(jiàn)光和紅外圖像的組合的畫(huà)中畫(huà)顯示，即，視差未 校正。圖8示出了校正了視差的同一圖像。參考圖7，顯示器的中心 四分之一顯示模糊(未聚焦)且未配準(zhǔn)的僅紅外圖像40，其被置于 僅可見(jiàn)圖像42的四周的框架內(nèi)。圖像中的矩形暗區(qū)44是未對(duì)準(zhǔn)的(未 配準(zhǔn)的)，顯示了由未聚焦的紅外圖像44導(dǎo)致的視差。參考圖8，將 紅外圖像40中的矩形暗區(qū)44與僅可見(jiàn)光圖像42中的這種區(qū)域44的 部分配準(zhǔn)，顯示出紅外圖像現(xiàn)在被適當(dāng)聚焦了。圖7和圖8突出了這 樣一種方法，通過(guò)該方法，照相機(jī)10的用戶能夠僅通過(guò)旋轉(zhuǎn)聚焦環(huán) 16直至圖像40被適當(dāng)配準(zhǔn)來(lái)聚焦紅外圖像40。雖然圖7和圖8顯示 了僅紅外的顯示器的中心四分之一，但是所述相同的方法和技術(shù)能夠 被用于混合的可見(jiàn)和紅外圖像，無(wú)論所述圖像被顯示為畫(huà)中畫(huà)、全屏、 警報(bào)模式或其它顯示模式。注意在景象中的未位于焦距上的物體將仍存在視差。較近的物體 將比遠(yuǎn)于焦距的物體表現(xiàn)出更大的視差。在實(shí)際操作中，當(dāng)?shù)湫偷募t 外照相機(jī)所使用的透鏡焦距超過(guò)約8英尺時(shí)，視差變得可以被忽略。 同樣注意視差僅能夠被校正減小至有限接近所述照相機(jī)的焦距(典型 地約為2英尺)。所述距離依據(jù)可見(jiàn)光傳感器與紅外傳感器相比較提 供了多少"精確"視場(chǎng)來(lái)被確定。
當(dāng)圖像被采集時(shí)，全可見(jiàn)光圖像和全紅外圖像與全部輔助數(shù)據(jù)被 保存在照相機(jī)存儲(chǔ)卡的圖像文檔中。當(dāng)所獲圖像作為部分可見(jiàn)光圖像 被保存時(shí)，位于照相機(jī)顯示范圍之外的所述可見(jiàn)光圖像部分不被顯 示。之后，如果需要在紅外和可見(jiàn)光圖像間進(jìn)行配準(zhǔn)調(diào)節(jié)，那么全可 見(jiàn)光圖像可以在照相機(jī)或計(jì)算機(jī)上獲得。所述照相機(jī)允許操作者在紅外/可見(jiàn)光圖像對(duì)被采集并存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器之后調(diào)節(jié)對(duì)可見(jiàn)光和紅外圖像進(jìn)行的配準(zhǔn)。完成所述調(diào)節(jié)的一種 方法是利用紅外透鏡位置作為輸入控制。這允許操作者僅僅通過(guò)旋轉(zhuǎn) 所述透鏡上的聚焦環(huán)，對(duì)所述配準(zhǔn)進(jìn)行微調(diào)，或者對(duì)圖像被采集時(shí)景 象中的不在紅外焦距上的物體進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。當(dāng)所述可見(jiàn)光圖像是唯一的顯示圖像時(shí)，其優(yōu)選地顯示為彩色， 即使沒(méi)有必要。當(dāng)所述可見(jiàn)光圖像與所述紅外圖像混合時(shí)，所述可見(jiàn) 光圖像在混合前被轉(zhuǎn)換為灰階的，使得僅添加亮度到所述彩色的紅外 圖像。圖U示出了名為"部分屏幕、全傳感器紅外及全屏、部分傳感 器可見(jiàn)光顯示模式"的景象顯示模式。在所述模式下，照相機(jī)利用全 部可用的紅外傳感器元件提供僅填充照相機(jī)顯示器中心區(qū)域的紅外 圖像。標(biāo)準(zhǔn)的圖像處理技術(shù)(例如，縮放和開(kāi)窗)被用于使紅外圖像適合于顯示器的期望區(qū)域。所述可見(jiàn)光圖像的IFOV被調(diào)節(jié)以匹配所 述紅外圖像的IFOV，且之后可見(jiàn)光圖像的一部分被選擇用以填充全 部顯示器并匹配顯示器中心的紅外圖像。顯示器的中心四分之一能夠 是僅紅外、僅可見(jiàn)光或兩者的混合。顯示器的其余四分之三(外部框 架)是僅可見(jiàn)光的。所述照相機(jī)在此模式下使用與對(duì)全屏模式描述的相同的技術(shù)來(lái) 校正視差。可選擇地，除了令可見(jiàn)光圖像匹配紅外圖像外，也可以進(jìn)行恰與 此相反的操作。圖12和圖13說(shuō)明了該技術(shù)。圖12示出了"部分屏 幕、部分傳感器紅外及全屏、全傳感器可見(jiàn)光景象顯示模式"的畫(huà)中 畫(huà)。在此模式中，所述照相機(jī)利用全部可見(jiàn)光傳感器元件填充顯示器。 如果可見(jiàn)光傳感器元件的數(shù)目不與顯示像素的數(shù)目匹配，那么所述照 相機(jī)利用標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)產(chǎn)生填充顯示屏的圖像?？捎玫募t外傳感器的 一部分被選擇用來(lái)提供所述紅外圖像。所述紅外圖像被開(kāi)窗并且被匹 配，以便產(chǎn)生的紅外顯示像素提供與可見(jiàn)光圖像顯示像素相同的IFOV。所述照相機(jī)利用與在圖6中所描述的那些類似的技術(shù)來(lái)校正視 差。然而，在此模式下，當(dāng)紅外的焦距改變時(shí)，紅外傳感器的不同區(qū) 域被選擇用以匹配可見(jiàn)光圖像的中心區(qū)域。注意在此模式下，紅外圖 像總是被顯示于顯示器中間的固定位置。圖13示出了 "部分屏幕、全傳感器紅外及全屏、全傳感器可見(jiàn) 光景象顯示模式。"在此模式中，所述照相機(jī)利用全部的紅外和全部 的可見(jiàn)光傳感器元件來(lái)構(gòu)成顯示圖像。所述可見(jiàn)光圖像被縮放以便完 全填充所述顯示器。所述紅外圖像被開(kāi)窗并被縮放，使得產(chǎn)生的顯示 像素的IFOV匹配所述可見(jiàn)光圖像。所述產(chǎn)生的圖像在可見(jiàn)光圖像的 匹配區(qū)域之上被顯示。和前述的模式類似，通過(guò)移動(dòng)所述紅外圖像景象以便使其與所述 可見(jiàn)光圖像景象對(duì)準(zhǔn)，從而校正視差。a混合a混合是使疊加于一個(gè)像素上的兩種圖像的透明度/不透明度成 比例的過(guò)程。如果所述a二最大值，那么所述第一圖像是不透明的且 所述第二圖像是透明的，并如是寫(xiě)入顯示器。如果a=0，那么所述 第一圖像是透明的且所述第二圖像是不透明的，并如是寫(xiě)入顯示器。 在此之間的數(shù)值引發(fā)兩種來(lái)源間的"混合"(a混合)，公式是顯示 =來(lái)源1乂 (a/max—a)十來(lái)源2X ((max一ai) /max一a)。圖14-16分別示出了絕熱杯的僅紅外圖像、所述杯子的僅可見(jiàn)光 (VL)圖像以及所述紅外和VL圖像的部分a混合。所述照相機(jī)將使得操作者能夠從僅紅外(圖14)或僅可見(jiàn)光(圖 15)的極端到兩極端間的a混合的任意組合(圖16)間調(diào)節(jié)所述可 見(jiàn)光和紅外圖像的a混合。注意雖然所述紅外圖像在圖15中不可見(jiàn)， 但是下面的紅外圖像數(shù)據(jù)被用于在可見(jiàn)光圖像中顯示校正的物體溫
度52。因此，當(dāng)指針在可見(jiàn)光圖像上移動(dòng)時(shí)，與指針在圖像上的位 置相關(guān)的溫度52被顯示。所述紅外和可見(jiàn)光圖像能夠被顯示成彩色或灰階的。當(dāng)彩色用于 在紅外圖像中描繪溫度時(shí)，重疊的區(qū)域中的可見(jiàn)光圖像可以被僅顯示 為灰階，以便使其不過(guò)分破壞紅外調(diào)色板的色彩。當(dāng)保存一幅圖像時(shí)，可見(jiàn)光和紅外圖像均分別保存，以便之后能 夠在所述照相機(jī)或PC軟件中完成不同a混合的圖像重建。警報(bào)模式所述照相機(jī)支持幾種不同的視覺(jué)警報(bào)模式。這些模式被用于通過(guò) 在符合用戶設(shè)定的警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)顯示a混合的或僅紅外圖像，來(lái) 喚起操作者對(duì)可見(jiàn)光圖像中的感興趣區(qū)域的注意。圖17示出了 "熱 閾值"警報(bào)模式的例子。只有那些在紅外圖象中的，超過(guò)設(shè)定溫度閾 值(熱斑60)的像素才被顯示。在彩色警報(bào)模式下，所述可見(jiàn)光圖 像62被轉(zhuǎn)變?yōu)榛译A的，以便所述紅外圖像不會(huì)出現(xiàn)模糊。如下所述， 所述照相機(jī)能夠提供警報(bào)模式。其它警報(bào)模式同樣是可以的。絕對(duì)熱閾值一在定義的溫度之上的紅外像素與相應(yīng)的可見(jiàn)圖像 像素a混合。絕對(duì)冷閾值一在定義的溫度之下的紅外像素與其相應(yīng)的可見(jiàn)圖 像像素a混合。相對(duì)熱閾值一由用戶定義溫度范圍。所述溫度范圍與所述景象中 或在前或參考的景象中的當(dāng)前最熱像素(或設(shè)定數(shù)量的最熱像素的均 值)相關(guān)。大于景象中由當(dāng)前最熱像素(一個(gè)或多個(gè))定義的閾值減去 用戶定義的或預(yù)定的溫度范圍的差值的紅外像素是與他們相應(yīng)的可 見(jiàn)圖像像素a混合的。例如，如果溫度范圍是5度，且景象中的當(dāng)前 最熱像素(一個(gè)或多個(gè))是100度，例如，景象中所有高于95度的紅 外像素將與相應(yīng)的可見(jiàn)光像素a混合。 相對(duì)冷閾值一由用戶定義溫度范圍。所述溫度范圍與所述景象中 或在前或參考的景象中的當(dāng)前最冷像素(或設(shè)定數(shù)量的最冷像素 的均值)相關(guān)。小于景象中由當(dāng)前最冷像素定義的閾值加上用戶
定義的或預(yù)定的溫度范圍的紅外像素是與紅外像素相應(yīng)的可見(jiàn)光圖像像素a混合的。例如，如果溫度范圍是5度，且景象中的 當(dāng)前最冷像素是10度，那么景象中所有低于15度的紅外像素將 與相應(yīng)的可見(jiàn)光像素a混合。 絕對(duì)范圍(等溫線)—操作者輸入溫度范圍。具有設(shè)定的溫度范 圍內(nèi)的溫度的紅外像素與其相應(yīng)的可見(jiàn)光像素a混合。例如，用 戶輸入80—100度的范圍。溫度值位于所述80—100度范圍內(nèi)的 全部紅外像素被a混合。 警報(bào)閃光模式一為了進(jìn)一步喚起對(duì)感興趣區(qū)域的注意，所述照相 機(jī)可以提供這樣一種模式，由此a混合區(qū)域通過(guò)可選擇地將警報(bào) 像素顯示為僅可見(jiàn)光的且之后顯示為a混合或僅紅外的來(lái)被"閃 光"。以上識(shí)別的警報(bào)模式同樣可以顯示為可聽(tīng)見(jiàn)的或通過(guò)振動(dòng)。所述 可聽(tīng)見(jiàn)的或振動(dòng)的警報(bào)可以在熱斑很小以致于在視覺(jué)顯示中無(wú)法被 注意到的情況下發(fā)揮作用。在包括可聽(tīng)見(jiàn)的或振動(dòng)的警報(bào)的實(shí)施方式 中，所述照相機(jī)能夠產(chǎn)生這樣的警報(bào)以便在例如，所述照相機(jī)探測(cè)到 超出指定溫度范圍或以上識(shí)別的任意一種其它警報(bào)模式時(shí)，警告照相 機(jī)操作者。重新參考圖3，所述照相機(jī)可以包括連接到FPGA，提供 可聽(tīng)見(jiàn)的或振動(dòng)警報(bào)的警報(bào)模塊。所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)可以和用在手機(jī)上， 用以警告人們來(lái)電的機(jī)構(gòu)類似。PC軟件所有描述的用于照相機(jī)的圖像顯示技術(shù)同樣能夠被應(yīng)用在運(yùn)行 于PC主機(jī)上的軟件中，并且能夠應(yīng)用于通過(guò)照相機(jī)采集的圖像。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在上面提到。所述紅外圖像將不僅在更多細(xì)節(jié)上清晰， 還將被精確顯示出紅外目標(biāo)是什么和在哪里的視覺(jué)圖像圍繞。視差將 自動(dòng)被校正，產(chǎn)生的可見(jiàn)光控制圖像恰當(dāng)?shù)嘏c所述紅外圖像配準(zhǔn)。紅
外照相機(jī)能夠在制造中使用更小、更便宜的探測(cè)器陣列，仍然顯示明 顯的細(xì)節(jié)并且和具有大型且過(guò)于敏感的探測(cè)器陣列的非常昂貴的紅 外照相機(jī)形成對(duì)比。圖18示出了典型的低紅外反差景象的紅外圖像。圖19示出了使用a混合可見(jiàn)光圖像的同一景象，產(chǎn)生了具有目標(biāo)部 位溫度測(cè)量的高得多的明顯反差。用途所述照相機(jī)能夠被用于所有階段的紅外溫度記錄，現(xiàn)在的紅外照 相機(jī)被用于現(xiàn)今和以后。在例如電工工具的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用中，所述照 相機(jī)可以在制造中使用不昂貴的小型紅外探測(cè)器陣列并且仍具有很 高的性能一具有高空間分辨率和精確溫度的高圖像質(zhì)量。在高端溫度 記錄的情況下，所述照相機(jī)能夠以更低的成本被制造并且具有比最昂 貴的紅外照相機(jī)具有更明顯細(xì)節(jié)的圖像。所述照相機(jī)將消除將獨(dú)立的 可見(jiàn)光圖像包括入溫度記錄報(bào)告的需要。激光指不器本發(fā)明的激光實(shí)施方式可以被用于不同的應(yīng)用中。如前所述，因 為激光指示器輻射位于可見(jiàn)光譜，所以它在紅外圖像中不可見(jiàn)。因此， 所述激光指示器在紅外照相機(jī)中的價(jià)值有限。這將在熱斑或冷斑的位 置難于識(shí)別時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。例如，大型工業(yè)控制面板經(jīng)常具有許多形狀 相似且緊緊組裝在--起的部件。有時(shí)很難確定在紅外照相機(jī)圖像中引 發(fā)熱斑的準(zhǔn)確部件。另外，在建筑檢査應(yīng)用中，墻壁在可見(jiàn)光圖像中 顯示為一致的，但是在紅外圖像中卻顯示出瑕疵，本發(fā)明的實(shí)施方式 的激光指示器能夠用于識(shí)別墻壁上瑕疵的準(zhǔn)確位置。在屋頂滲漏探測(cè) 應(yīng)用中，它能夠極大地幫助溫度記錄人員標(biāo)記懷疑需要修理的區(qū)域。 所述照相機(jī)的操作者能夠通過(guò)調(diào)節(jié)照相機(jī)指示勾勒出潮濕區(qū)域的輪 廓，以便圖中可見(jiàn)的激光斑勾勒出圖像中可疑的潮濕區(qū)域的輪廓，并 且因此同樣用激光束勾勒出屋頂上的可疑潮濕區(qū)域，以便所述潮濕區(qū) 域能夠被恰當(dāng)?shù)貥?biāo)記。在R&D應(yīng)用中，所述目標(biāo)很復(fù)雜，例如印刷 線路板組件，本發(fā)明實(shí)施方式的激光指示器可以幫助識(shí)別感興趣的紅
外點(diǎn)的位置。本發(fā)明的實(shí)施方式中的激光指示器被用于準(zhǔn)確識(shí)別紅外的感興趣點(diǎn)的位置，并且被用于輕易地幫助紅外光學(xué)裝置聚焦。圖24—26 示出了事件的相關(guān)順序。所述激光指示器能夠由照相機(jī)操作者利用照 相機(jī)的可編程按鈕之一或通過(guò)其它機(jī)構(gòu)開(kāi)啟。在合理的距離上，目標(biāo) 上的激光指示器斑100能夠在可見(jiàn)光圖像(圖24)中和在已經(jīng)被校 正視差的混合的可見(jiàn)光和紅外圖像中(圖25)被看到。 一旦激光斑 在混合的圖像中被識(shí)別(圖25)，所述照相機(jī)的操作者能夠調(diào)節(jié)照 相機(jī)指向直到在混合的圖像中的激光斑與紅外圖像(圖26)中的感 興趣斑102匹配。所述激光束之后在感興趣點(diǎn)處標(biāo)記所述目標(biāo)(圖 26)。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的照相機(jī)在工廠中被校準(zhǔn)，以便利用 作為紅外照相機(jī)模塊焦距的函數(shù)的視差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)識(shí)別紅外圖像中的 激光斑的位置，照相機(jī)操作者不需要去看在VL圖像中顯示的激光斑。 如果所述目標(biāo)有一定距離和/或具有對(duì)激光波長(zhǎng)的低反射，那么激光 斑可能對(duì)VL照相機(jī)來(lái)說(shuō)太弱以致于不能在照相機(jī)顯示器上顯著地顯 示，但是人們?nèi)匀荒軌蛟谀繕?biāo)上看到所述激光斑。圖27和圖28示出 了事件的相關(guān)順序。在所述情況下，所述紅外聚焦如常地通過(guò)觀察紅 外圖像的清晰度被調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)生成的激光斑參考標(biāo)記200被與所述 紅外圖像配準(zhǔn)，以便在紅外圖像(圖27)上顯示代表性的標(biāo)記(例 如，圓形)。所述照相機(jī)操作者之后調(diào)節(jié)照相機(jī)指向直至激光校準(zhǔn)標(biāo) 記200位于所述紅外感興趣點(diǎn)202 (圖28)之上。 一旦出現(xiàn)這種情況， 所述激光束之后將在感興趣的點(diǎn)處打在目標(biāo)上?？蛇x擇地，照相機(jī)操作者首先利用僅紅外顯示圖像聚焦紅外圖 像，轉(zhuǎn)換成如圖20所示，將在顯示器上顯示激光210的可見(jiàn)光顯示。 操作者在顯示器上用例如圓形(如圖21所示)的標(biāo)記212標(biāo)記激光 斑210，并且之后將所述顯示轉(zhuǎn)換回僅紅外的(如圖22所示)，此 時(shí)標(biāo)記212與紅外圖像配準(zhǔn)并且顯示于位于顯示器區(qū)域的中心四分 之一的紅外圖像上。操作者之后調(diào)節(jié)照相機(jī)指向以便使位于紅外顯示 上的標(biāo)記212與紅外顯示上的感興趣的熱斑214匹配(如圖23所示)。 一旦發(fā)生所述情況，激光束之后將在感興趣點(diǎn)處打在目標(biāo)上。 利用激光指示器聚焦紅外圖像憑借在激光指示器和紅外圖像間的用于校正視差的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和 能夠看到VL圖像中的實(shí)際激光斑的能力，用于監(jiān)視和幫助紅外聚焦的過(guò)程是可能的。圖29和圖30示出了事件的相關(guān)順序。在所述情況 下，激光斑220的位置在VL圖像(圖29)中是可見(jiàn)的。根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方式的照相機(jī)在工廠中已被校準(zhǔn)，以便利用作為紅外照相機(jī)模 塊焦距的函數(shù)的視差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生指示聚焦的紅外圖像中的激光 斑位置的計(jì)算機(jī)生成的激光斑參考標(biāo)記222。所述參考標(biāo)記可以在IR 圖像或VL圖像(與IR圖像重疊)中顯示。在圖29中，參考標(biāo)記222 顯示在僅VL圖像中。當(dāng)紅外透鏡被調(diào)節(jié)時(shí)，在VL圖像中移動(dòng)標(biāo)記， 從而顯示出激光點(diǎn)應(yīng)在紅外圖像中的斑。當(dāng)紅外標(biāo)記與VL圖像(圖 30)中所示的激光點(diǎn)一致時(shí)，可以停止聚焦調(diào)節(jié)并且紅外照相機(jī)模塊 被聚焦。這允許最初級(jí)的操作者對(duì)紅外透鏡聚焦并且消除聚焦的主觀 性。
權(quán)利要求
1.一種顯示可見(jiàn)光(VL)圖像和/或紅外(IR)圖像的方法，所述方法包括提供具有VL照相機(jī)模塊、IR照相機(jī)模塊以及顯示器的照相機(jī)，所述VL照相機(jī)模塊具有第一視場(chǎng)(FOV)，所述IR照相機(jī)模塊具有與所述第一FOV不同的第二FOV；將所述IR照相機(jī)模塊聚焦在目標(biāo)上，以產(chǎn)生聚焦的第二FOV；所述IR照相機(jī)模塊的聚焦將和所述聚焦的第二FOV相應(yīng)的所述第一FOV的至少一部分與所述聚焦的第二FOV配準(zhǔn)；并且顯示所述配準(zhǔn)的第一FOV圖像、所述聚焦的第二FOV圖像或所述配準(zhǔn)的第一FOV和所述聚焦的第二FOV的混合圖像中的一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括，其中，確定指示所述IR 照相機(jī)模塊和所述目標(biāo)間距離的值。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，將所述IR照相機(jī)模塊聚焦 在所述目標(biāo)上包括關(guān)于所述IR照相機(jī)模塊的傳感器陣列移動(dòng)所述IR 照相機(jī)模塊的透鏡。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述傳感器陣列包括60 像素乘以120像素。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述VL照相機(jī)模塊、所 述IR照相機(jī)模塊以及所述顯示器被安置于照相機(jī)機(jī)架內(nèi)。
6. —種顯示可見(jiàn)光(VL)圖像和/或紅外(IR)圖像的方法，該 方法包括提供具有VL照相機(jī)模塊和IR照相機(jī)模塊以及顯示器的照相機(jī)， 所述VL照相機(jī)模塊具有第一視場(chǎng)(FOV)，所述IR照相機(jī)模塊具有 不同于所述第一 FOV的第二 FOV，所述VL照相機(jī)模塊產(chǎn)生所述第 一 FOV的圖像，所述IR照相機(jī)模塊產(chǎn)生所述第二 FOV的圖像；在所述顯示器上顯示來(lái)自所述VL照相機(jī)模塊和所述IR照相機(jī) 模塊的圖像的至少一部分；通過(guò)彼此相關(guān)地移動(dòng)來(lái)自所述VL照相機(jī)模塊和所述IR照相機(jī) 模塊的圖像，直至通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)配準(zhǔn)，在所述顯示器上配準(zhǔn)來(lái)自 所述VL照相機(jī)模塊和IR照相機(jī)模塊的圖像。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述手動(dòng)調(diào)節(jié)是用于所述 IR照相機(jī)模塊的聚焦機(jī)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述來(lái)自所述IR照相機(jī)模 塊的至少部分圖像通常被居中地顯示在來(lái)自所述VL照相機(jī)模塊的所 述至少部分圖像內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，來(lái)自所述IR照相機(jī)模塊的 所述至少部分圖像被顯示為與來(lái)自所述VL照相機(jī)模塊的所述至少部 分圖像a混合。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在部分所述顯示器上，顯示 來(lái)自所述IR照相機(jī)模塊的所述至少部分圖像而沒(méi)有顯示來(lái)自所述 VL照相機(jī)模塊的圖像。
11. 一種產(chǎn)生可見(jiàn)和紅外圖像的照相機(jī)，該照相機(jī)包括-具有VL傳感器和VL光學(xué)裝置的可見(jiàn)照相機(jī)模塊； 具有IR傳感器和IR光學(xué)裝置的IR照相機(jī)模塊，所述VL照相機(jī)模塊和所述IR照相機(jī)模塊被彼此相對(duì)移動(dòng)，使 得所述IR和VL照相機(jī)模塊從不同視野看到目標(biāo)景象，因而導(dǎo)致視 差；用于消除所述視差的裝置；以及 用于同時(shí)顯示來(lái)自所述IR照相機(jī)模塊和所述VL照相機(jī)模塊的 圖像的顯示器，以使得所述圖像無(wú)視差地配準(zhǔn)。
12. 如權(quán)利要求11所述的照相機(jī)，其中，所述可見(jiàn)照相機(jī)模塊 和所述IR照相機(jī)模塊具有獨(dú)立的視場(chǎng)，所述可見(jiàn)照相機(jī)模塊的視場(chǎng) 大于所述IR照相機(jī)模塊的視場(chǎng)。
13. 如權(quán)利要求ll所述的照相機(jī)，還包括用于選擇來(lái)自所述IR 照相機(jī)模塊和所述VL照相機(jī)模塊的圖像中的配準(zhǔn)在一起的部分的處 理器。
14. 如權(quán)利要求11所述的照相機(jī)，其中，用于消除所述視差的 裝置包括所述IR照相機(jī)模塊的聚焦機(jī)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求14所述的照相機(jī)，其中，所述聚焦機(jī)構(gòu)包括用 于確定所述IR光學(xué)裝置和所述IR照相機(jī)模塊的傳感器陣列間的距離 的設(shè)備。
16. —種具有用于執(zhí)行如下方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述 方法為對(duì)來(lái)自多個(gè)照相機(jī)模塊的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法，所述介質(zhì)包括 使可編程處理器進(jìn)行如下操作的指令接收來(lái)自可見(jiàn)光(VL)照相機(jī)模塊的、包括目標(biāo)的第一圖像， 所述VL照相機(jī)模塊具有第一視場(chǎng)(FOV);接收來(lái)自紅外(IR)照相機(jī)模塊的、包括所述目標(biāo)的第二圖像， 所述紅外照相機(jī)模塊具有第二 FOV;確定從至少一個(gè)所述照相機(jī)模塊到所述目標(biāo)的距離；利用所確定的距離校正視差；將校正了視差的所述第一和第二配準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)；并在顯示器上顯 示至少部分所述第一和第二圖像，其中所述部分第一和第二圖像已經(jīng) 被配準(zhǔn)。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，從至少一個(gè)所述照相機(jī) 模塊到所述目標(biāo)的距離通過(guò)聚焦所述第二 FOV來(lái)確定。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，安置于所述VL照相機(jī) 模塊的聚焦機(jī)構(gòu)內(nèi)的霍爾效應(yīng)傳感器提供指示從至少一個(gè)所述照相 機(jī)模塊到所述目標(biāo)的距離的數(shù)據(jù)。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述顯示器上顯示所 確定的至少一個(gè)所述照相機(jī)模塊和所述目標(biāo)間的距離。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括確定并顯示被顯示的至 少部分所述第一和第二圖像的瞬時(shí)視場(chǎng)的光斑大小。
全文摘要
用于通過(guò)聚焦IR照相機(jī)模塊，在照相機(jī)顯示器上配準(zhǔn)獨(dú)立的可見(jiàn)光照相機(jī)模塊(13)和紅外照相機(jī)模塊(14)的視場(chǎng)的方法和裝置。所述視場(chǎng)能夠在幾種顯示模式下被顯示，包括1)全屏可見(jiàn)的、紅外的和/或混合的，2)畫(huà)中畫(huà)的，例如位于全屏可見(jiàn)光圖像中的局部的紅外圖像，且3)在可見(jiàn)光圖像中的紅外彩色警報(bào)。
文檔編號(hào)G01J5/00GK101111748SQ200580047235
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者K·R·約翰遜, T·J·麥克馬納斯 申請(qǐng)人:紅外線解決方案公司