本公開一般涉及用于諸如包括用于熱成像系統(tǒng)的紅外照相機(jī)在內(nèi)的照相機(jī)之類的成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)，并且具體地涉及用于確定電容根據(jù)信號(hào)發(fā)生變化而引起的增益特性的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

高性能、低成本非冷卻紅外成像設(shè)備(例如測輻射熱計(jì)焦平面陣列(FPA))的日益增加的可用性使得能夠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)批量生產(chǎn)的、面向消費(fèi)者的能夠進(jìn)行高質(zhì)量熱成像的紅外(IR)照相機(jī)。這種熱成像傳感器長期以來昂貴且難以生產(chǎn)，因此將高性能、長波成像的使用限制于高價(jià)值儀器，諸如航空航天、軍事或大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。批量生產(chǎn)的IR照相機(jī)可能具有與復(fù)雜的軍事或工業(yè)系統(tǒng)不同的設(shè)計(jì)要求。例如，用于計(jì)算增益線性的新方法對于低成本、批量生產(chǎn)的系統(tǒng)可能是期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文所述的示例實(shí)施例具有創(chuàng)新特征，其中沒有單個(gè)特征是不可或缺的或僅負(fù)責(zé)其期望的屬性。在不限制權(quán)利要求的范圍的情況下，現(xiàn)在將總結(jié)一些有利的特征。

成像系統(tǒng)包括光電檢測器陣列和與光電檢測器相關(guān)聯(lián)以從光電檢測器讀取強(qiáng)度值的電子電路。電子電路可以包括具有積分器電容器的積分器，該積分器電容器具有標(biāo)稱電容，其中與光電檢測器相關(guān)聯(lián)的電子電路的增益可以至少部分地取決于積分器電容器的實(shí)際電容，實(shí)際電容不同于標(biāo)稱電容。成像系統(tǒng)可以被配置為確定至少部分地取決于實(shí)際電容和/或輸入到積分器的信號(hào)電壓的增益因子。成像系統(tǒng)可以被配置為至少部分地基于所計(jì)算的積分器電容器的實(shí)際電容來應(yīng)用增益因子。成像系統(tǒng)可以是熱成像系統(tǒng)，并且可以包括紅外照相機(jī)內(nèi)核。

在第一方面，公開了用于成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)的方法。所述成像系統(tǒng)包括光電檢測器陣列和用于從所述光電檢測器陣列讀出圖像數(shù)據(jù)的檢測器電子電路，其中所述檢測器電子電路包括具有積分器電容器的積分器，所述積分器電容器具有標(biāo)稱電容，并且所述檢測器電子電路的增益是積分器電容的函數(shù)。所述方法包括：根據(jù)所述電容器兩端的信號(hào)電壓來測量所述積分器電容器的電容。所述方法還包括確定信號(hào)電壓、測量的電容和測量的增益之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。所述方法還包括對于個(gè)體光電檢測器，使用所確定的數(shù)學(xué)關(guān)系修改由所述成像系統(tǒng)使用的增益值，其中所述增益值是所述數(shù)學(xué)關(guān)系的輸出，并且所述信號(hào)電壓是所述數(shù)學(xué)關(guān)系的輸入。

在第一方面的一些實(shí)施例中，確定包括跨多個(gè)已知的值改變所述積分器的輸入電流，在所述多個(gè)已知的輸入電流處積分，觀察由積分產(chǎn)生的信號(hào)電壓，將實(shí)際信號(hào)電壓與用標(biāo)稱積分電容預(yù)期的信號(hào)電壓相比較，以及根據(jù)信號(hào)電壓計(jì)算實(shí)際積分電容。在第一方面的一些實(shí)施例中，開發(fā)還包括根據(jù)信號(hào)電壓對所測量的電容用曲線擬合。在另一實(shí)施例中，所述方法還包括開發(fā)數(shù)學(xué)函數(shù)，所述數(shù)學(xué)函數(shù)根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系將輸入信號(hào)電壓映射到輸出實(shí)際增益；或者根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系開發(fā)查找表，所述查找表將實(shí)際增益索引到信號(hào)電壓。

在第一方面的一些實(shí)施例中，對FPA設(shè)計(jì)的個(gè)體FPA的一個(gè)或多個(gè)像素執(zhí)行所述增益校準(zhǔn)，并且對所述FPA設(shè)計(jì)的個(gè)體FPA的每個(gè)像素應(yīng)用所述數(shù)學(xué)關(guān)系。在第一方面的一些實(shí)施例中，對個(gè)體FPA的一個(gè)或多個(gè)像素執(zhí)行所述增益校準(zhǔn)，并且對所述個(gè)體FPA的個(gè)體像素應(yīng)用所述數(shù)學(xué)關(guān)系。在第一方面的一些實(shí)施例中，對個(gè)體FPA的個(gè)體像素執(zhí)行所述增益校準(zhǔn)，針對個(gè)體像素確定數(shù)學(xué)關(guān)系，并且對所述個(gè)體FPA的個(gè)體像素使用所述數(shù)學(xué)關(guān)系。

在第一方面的一些實(shí)施例中，所述檢測器電子電路包括測試電流源，并且所述方法還包括代替光電檢測器切換所述測試電流源以產(chǎn)生所述多個(gè)輸入電流或電壓值。在另一實(shí)施例中，所述檢測器電子電路包括可變電阻器值，并且所述方法還包括改變所述可變電阻器值。在第一方面的一些實(shí)施例中，該方法包括確定多個(gè)積分時(shí)間的增益校準(zhǔn)。

在第一方面的一些實(shí)施例中，所述信號(hào)電壓的范圍從負(fù)值到正值。在第一方面的一些實(shí)施例中，所述信號(hào)電壓在其中所述積分器電容器的測量電容明顯偏離所述積分器電容的標(biāo)稱電容的范圍內(nèi)。在第一方面的一些實(shí)施例中，在所述成像系統(tǒng)的操作期間，基本上連續(xù)地更新修改的增益值。

在第一方面的一些實(shí)施例中，所述成像系統(tǒng)包括包含紅外照相機(jī)內(nèi)核在內(nèi)的熱成像系統(tǒng)。

在第二方面，成像系統(tǒng)包含成像陣列，所述成像陣列包含紅外焦平面陣列，所述紅外焦平面陣列包括微測輻射熱計(jì)陣列，所述焦平面陣列的每個(gè)像素包括微測輻射熱計(jì)光電檢測器。所述成像系統(tǒng)包括檢測器電路，所述監(jiān)測器電路包括：正電壓軌；負(fù)電壓軌；至少一個(gè)可變電阻器網(wǎng)絡(luò)；以及積分器，包括電氣耦合到微測輻射熱計(jì)的輸出和運(yùn)算放大器的輸入的信號(hào)輸入、具有標(biāo)稱電容的積分器電容器、電氣耦合到積分器偏置電壓源和運(yùn)算放大器的參考輸入、來自所述運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出以及積分器開關(guān)，所述積分器開關(guān)被配置為當(dāng)所述積分器開關(guān)閉合時(shí)提供從所述信號(hào)輸入到所述信號(hào)輸出的電氣通路。所述成像系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器，被配置為調(diào)整所述可變電阻器網(wǎng)絡(luò)以設(shè)置所述檢測器電路的操作偏壓，并控制所述積分器開關(guān)以控制來自所述微測輻射熱計(jì)的信號(hào)的積分時(shí)間；其中個(gè)體微測輻射熱計(jì)被電氣耦合到所述正電壓軌、所述負(fù)電壓軌、所述至少一個(gè)可變電阻器網(wǎng)絡(luò)和所述積分器。所述系統(tǒng)控制器被配置成通過確定多個(gè)測量的電容和對應(yīng)的信號(hào)電壓之間的數(shù)學(xué)關(guān)系來確定所述積分器電容器的實(shí)際電容。

在第二方面的一些實(shí)施例中，所述檢測器電路還包括被配置為代替?zhèn)€體微測輻射熱計(jì)而被切換的測試電流源，其中所述系統(tǒng)控制器被配置成切換所述測試電流源以使用多個(gè)輸入電流來為所述積分器提供輸入。在第二方面的一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)控制器還被配置為通過控制所述積分器開關(guān)閉合的時(shí)間量，使用多個(gè)積分時(shí)間來測量信號(hào)電壓。在第二方面的一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)控制器還被配置為使用所述數(shù)學(xué)關(guān)系和測量的信號(hào)電壓來修改個(gè)體微測輻射熱計(jì)的增益值。

在第二方面的一些實(shí)施例中，信號(hào)電壓的范圍從負(fù)值到正值。在第二方面的一些實(shí)施例中，所述信號(hào)電壓在其中所述積分器電容器的測量電容明顯偏離所述積分器電容的標(biāo)稱電容的范圍內(nèi)。

附圖說明

結(jié)合附圖，參考以下詳細(xì)描述來描述本文提供的實(shí)施例的各方面和優(yōu)點(diǎn)。在整個(gè)附圖中，附圖標(biāo)記可以被重復(fù)使用來指示所參考的元素之間的對應(yīng)。提供附圖以說明本文所述的示例實(shí)施例，并且不旨在限制本公開的范圍。

圖1A示出了示例成像系統(tǒng)的功能框圖。

圖1B示出了圖1A所示的示例成像系統(tǒng)的功能框圖，其中成像系統(tǒng)的功能被在照相機(jī)和移動(dòng)電子設(shè)備之間劃分。

圖2示出了具有增益和積分電容之間關(guān)系的光電檢測器和積分器的示例電路的電氣示意圖。

圖3A-3C示出了成像系統(tǒng)中的光電檢測器的示例電路的電氣示意圖。

圖4示出了與標(biāo)稱電容相比，電容器兩端的電壓和實(shí)際電容之間的示例關(guān)系。

圖5示出了與諸如圖2-3C中的電路之類的電路中的標(biāo)稱電容相比，電容器兩端的電壓和實(shí)際電容之間的示例關(guān)系。

圖6示出了在測試和校準(zhǔn)配置中的光電檢測器和積分器的示例電路的電氣示意圖。

圖7A和圖7B示出了示例積分曲線，假設(shè)各種電阻器設(shè)置的標(biāo)稱電容使用圖6的示例測試電路，并且示例積分曲線示出了實(shí)際電容的效果。

圖8示出了使用實(shí)際測試電路的實(shí)際測量的電容與電壓的示例曲線圖。

圖9示出了對圖8的測量的測試數(shù)據(jù)的曲線擬合。

圖10示出了對系統(tǒng)增益表應(yīng)用曲線擬合的示例。

圖11示出了用于成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)的示例方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

一般來說，本公開的各方面涉及成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)。增益校準(zhǔn)可以被配置為考慮光電檢測器電路中的積分器的行為，積分器的積分器電容器的電容根據(jù)輸入到積分器的信號(hào)而不同于標(biāo)稱電容。本公開包括考慮積分器電容器兩端的實(shí)際電容而不是依賴于標(biāo)稱電容的用于確定增益因子的系統(tǒng)和方法。為了確定這些增益因子，本文公開的系統(tǒng)和方法根據(jù)積分器處的信號(hào)電壓來確定積分器電容器的實(shí)際電容，并將該值與積分器的實(shí)際增益相關(guān)。該系統(tǒng)和方法使用這些增益因子來根據(jù)信號(hào)電壓修改增益值，以考慮積分器電容器的實(shí)際行為。因此，在一些實(shí)施例中，這些系統(tǒng)和方法可以在相對寬的信號(hào)電壓范圍內(nèi)確定適當(dāng)?shù)脑鲆嬷担a(bǔ)償光電檢測器電路中從標(biāo)稱性能的偏差。有利地，這可以允許成像系統(tǒng)考慮積分器電容的電壓依賴性。

盡管為了說明的目的，本文描述的示例和實(shí)現(xiàn)集中于使用具有微測輻射熱計(jì)的焦平面陣列的紅外照相機(jī)內(nèi)核中的實(shí)現(xiàn)，但是本文公開的系統(tǒng)和方法可以在需要可見光、使用各種圖像傳感器的數(shù)字和/或視頻照相機(jī)中實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在將關(guān)于某些示例和實(shí)施例來描述本公開的各個(gè)方面，這些示例和實(shí)施例旨在說明而不是限制本公開。

本文描述的一些實(shí)施例提供用于成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)，其中積分器電容器具有至少部分地取決于電容器兩端的電壓的電容。例如，可以使用曲線擬合和/或查找表來表征該依賴性。這可以有利地允許成像系統(tǒng)修改光電檢測器的增益值以考慮積分器電容器的實(shí)際電容。

本文描述的一些實(shí)施例提供用于成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)，其中電容根據(jù)電容器兩端的電壓而變化。這在電容器是金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或者其它的通過微光刻工藝生產(chǎn)(作為讀出集成電路(ROIC)的一部分)的情況下可能是特別有利的。由此配置的電容器可以表現(xiàn)出對電容器兩端的電壓的依賴性，其強(qiáng)于使用物理結(jié)構(gòu)來提供電容而制造的電容器(例如陶瓷電容器、薄膜電容器等)的類似依賴性。因此，所公開的系統(tǒng)和方法可以有益于與使用通過微光刻工藝形成的電容器的讀出集成電路一起使用。

本文描述的一些實(shí)施例可以提供具有有益的電容器放電特性的讀出集成電路設(shè)計(jì)。例如，讀出集成電路可以用光電檢測器來實(shí)現(xiàn)，其中輸出信號(hào)范圍可以從負(fù)值到正值。至少部分地由于從負(fù)值到正值的信號(hào)電壓范圍，相對于為大于0的信號(hào)設(shè)計(jì)的類似的讀出集成電路，積分器電容器兩端的信號(hào)的幅值可以較小。這可以增加讀出電子電路的速度。

所公開的用于增益校準(zhǔn)的方法可以實(shí)現(xiàn)為可以是編程計(jì)算機(jī)方法或數(shù)字邏輯方法的模塊，并且可以使用各種模擬和/或數(shù)字分立電路部件(晶體管、電阻器、電容器、電感器、二極管等)、可編程邏輯、微處理器、微控制器、專用集成電路或其它電路元件中任意的組合來實(shí)現(xiàn)。被配置為存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器可以與分立電路部件一起實(shí)現(xiàn)以執(zhí)行本文所描述的一個(gè)或多個(gè)方法。在某些實(shí)現(xiàn)中，所公開的方法可以結(jié)合照相機(jī)內(nèi)核上的焦平面陣列(FPA)來實(shí)現(xiàn)，其中執(zhí)行所公開的方法的處理器和存儲(chǔ)器部件可以在與照相機(jī)內(nèi)核相匹配的設(shè)備上，諸如包括智能電話、平板電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)等的移動(dòng)設(shè)備。在一些實(shí)現(xiàn)中，成像系統(tǒng)的處理和存儲(chǔ)器元件可以是可編程邏輯或作為內(nèi)核或照相機(jī)系統(tǒng)的一部分的板上處理器。在一些實(shí)施例中，可以在照相機(jī)內(nèi)核上的處理元件上完成圖像增益校準(zhǔn)，并且可以通過與內(nèi)核匹配的系統(tǒng)控制器來完成進(jìn)一步的圖像處理和顯示。

作為由所公開的系統(tǒng)和方法提供的一些優(yōu)點(diǎn)的特定示例，成像系統(tǒng)可以包括被配置為獲取場景的圖像的焦平面陣列(FPA)。FPA可以包括N個(gè)檢測器的二維陣列，F(xiàn)PA被配置為輸出場景的二維圖像。為了成像目的，通常由FPA產(chǎn)生圖像幀(通常是來自所有或一些檢測器N_f的數(shù)據(jù))，每個(gè)連續(xù)幀包含在連續(xù)時(shí)間窗口中捕獲的來自陣列的數(shù)據(jù)。因此，由FPA傳送的數(shù)據(jù)幀包括N_f個(gè)數(shù)字字，每個(gè)字表示圖像中的特定像素P。這些數(shù)字字通常具有由模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)處理確定的長度。例如，如果像素?cái)?shù)據(jù)用14位A/D轉(zhuǎn)換，則像素字的長度可以是14位，并且每個(gè)字可以有16384個(gè)計(jì)數(shù)。對于用作熱成像系統(tǒng)的IR照相機(jī)，這些字可以對應(yīng)于由陣列中的每個(gè)像素測量的輻射強(qiáng)度。在特定示例中，對于測輻射熱計(jì)IR FPA，每個(gè)像素的強(qiáng)度通常對應(yīng)于成像場景的對應(yīng)部分的溫度，較低的值對應(yīng)于較冷的區(qū)域，并且較高的值對應(yīng)于較熱的區(qū)域。可能希望在視覺顯示器上顯示該數(shù)據(jù)。

FPA中的每個(gè)像素可以包括輻射檢測器，其諸如在紅外成像陣列中響應(yīng)于檢測到的輻射而生成相對小的信號(hào)。這些信號(hào)與非圖像信號(hào)或FPA中由不是來自入射輻射的源引起的信號(hào)或信號(hào)電平相比可能相對較小，其中這些非圖像信號(hào)與FPA的材料、結(jié)構(gòu)和/或部件相關(guān)。例如，F(xiàn)PA中的像素可以包括包含在讀出集成電路(ROIC)上的電阻器網(wǎng)絡(luò)、晶體管和電容器在內(nèi)的接口電路，讀出集成電路可以直接連接到檢測器陣列。例如，可以使用MEMS工藝制造微測輻射熱計(jì)檢測器陣列、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備。然而，相關(guān)聯(lián)的ROIC可使用電子電路技術(shù)制造。這兩個(gè)部件可以組合在一起以形成FPA。接口電路和檢測器本身的組合可具有與響應(yīng)于檢測器上的入射輻射而產(chǎn)生的信號(hào)相比相對較大的偏移和溫度行為。因此，通常期望在顯示或以其它方式處理圖像數(shù)據(jù)之前補(bǔ)償與圖像信號(hào)無關(guān)的這些效應(yīng)。

示例成像系統(tǒng)

圖1A示出了成像系統(tǒng)100的功能框圖，成像系統(tǒng)100包括諸如焦平面陣列102之類的圖像傳感器、預(yù)處理模塊104、非均勻性校正模塊106、濾波器模塊108、熱成像模塊110、直方圖均衡模塊112、顯示處理模塊114和顯示器116。焦平面陣列102可以輸出強(qiáng)度數(shù)據(jù)(例如，圖像、熱圖像等)的幀序列。每個(gè)幀可以包括像素值的陣列，每個(gè)像素值表示由焦平面陣列102上的相應(yīng)像素檢測的光強(qiáng)度。像素值可以作為串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流從焦平面陣列102中讀出。在一些實(shí)施例中，使用處理焦平面陣列102的整行或整列的讀出電子器件從焦平面陣列102讀出像素值。數(shù)據(jù)流的格式可以被配置為符合期望的、標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)定義格式。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流可以諸如通過顯示器116被顯示為二維圖像。

在一些實(shí)施例中，焦平面陣列102可以是與讀出集成電路(“ROIC”)集成的微測輻射熱計(jì)的陣列。微測輻射熱計(jì)的陣列可以被配置為響應(yīng)于熱輻射的量或溫度而生成電信號(hào)。ROIC可以包括緩存器、積分器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時(shí)部件等，以從微測輻射熱計(jì)的陣列讀取電信號(hào)并輸出數(shù)字信號(hào)(例如，分離成圖像幀的14位串行數(shù)據(jù))。與焦平面陣列102相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法的其它示例被公開在于2014年5月30日提交的，題為“Data Digitization and Display for an Imaging System”的美國專利申請No.14/292,124中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

焦平面陣列102可以具有校準(zhǔn)或與其相關(guān)聯(lián)的其它監(jiān)視信息(例如，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103)，該校準(zhǔn)或與其相關(guān)聯(lián)的其它監(jiān)視信息可以在圖像處理期間使用以生成優(yōu)質(zhì)圖像。例如，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103可以包括存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中并由成像系統(tǒng)100中的模塊檢索的不良像素圖和/或增益表，以校正和/或調(diào)整由焦平面陣列102提供的像素值。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103可以包括增益表。如本文所述，焦平面陣列102可以包括具有集成的讀出電子器件的多個(gè)像素。讀出電子器件可以具有與其相關(guān)聯(lián)的增益，其中增益可以與電子器件中的電容器的互阻抗(transimpedance)成比例。在一些實(shí)現(xiàn)中可以采用像素增益表的形式的該增益值可以由成像系統(tǒng)100的圖像處理模塊使用。成像系統(tǒng)100的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的附加示例在本文中參考圖2-11被更詳細(xì)地描述。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103可以存儲(chǔ)在成像系統(tǒng)100上或存儲(chǔ)在另一系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，以用于在圖像處理期間檢索。

成像系統(tǒng)100包括被配置為處理來自焦平面陣列102的圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)模塊。在不脫離所公開的實(shí)施例的范圍的情況下，可以去除成像系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)模塊。描述以下模塊以說明可用于所公開的成像系統(tǒng)的功能的廣度，并且不指示任何單獨(dú)的模塊或所描述的功能是需要的、關(guān)鍵的、必要的或必需的。

成像系統(tǒng)100包括預(yù)處理模塊104。預(yù)處理模塊104可以被配置為從焦平面陣列102接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流并執(zhí)行預(yù)處理功能。這樣的功能的示例包括幀平均、高級(jí)幀寬度濾波等。預(yù)處理模塊104可以輸出用于其它模塊的串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

作為示例，預(yù)處理模塊104可以包括被配置為實(shí)現(xiàn)積分和平均技術(shù)以增加圖像數(shù)據(jù)中的視在信噪比的條件求和功能。例如，條件求和功能可以被配置為組合數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)幀以形成數(shù)字積分圖像。該數(shù)字積分圖像也可以被平均以減少圖像數(shù)據(jù)中的噪聲。條件求和功能可以被配置為對來自焦平面陣列102的每個(gè)像素的連續(xù)幀的值求和。例如，條件求和功能可以對來自四個(gè)連續(xù)幀的每個(gè)像素的值進(jìn)行求和，然后對該值求平均。在一些實(shí)現(xiàn)中，條件求和功能可以被配置為從連續(xù)幀中選擇最佳或優(yōu)選幀，而不是對連續(xù)幀求和。這些技術(shù)和附加實(shí)施例的示例公開在于2014年5月30日提交的，題為“Data Digitization and Display for an Imaging System”的美國專利申請No.14/292,124中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

作為另一示例，預(yù)處理模塊104可以包括被配置為確定和/或調(diào)整焦平面陣列102的操作偏置點(diǎn)的自適應(yīng)電阻器數(shù)模轉(zhuǎn)換器(“RDAC”)功能。例如，對于包括快門的成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)100可以被配置為調(diào)整焦平面陣列102中的檢測器的操作偏置點(diǎn)。自適應(yīng)RDAC功能可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)操作偏置校正方法，其至少部分地基于平場圖像(例如，在快門關(guān)閉時(shí)獲取的圖像)的周期測量。自適應(yīng)RDAC功能可以至少部分地基于測量或檢測到的平場圖像隨時(shí)間的漂移來實(shí)現(xiàn)操作偏置的持續(xù)調(diào)整。由自適應(yīng)RDAC功能提供的偏置調(diào)整可以提供對由于諸如溫度變化之類的影響引起的光電檢測器和電子器件的隨時(shí)間的漂移的補(bǔ)償。在一些實(shí)施例中，自適應(yīng)RDAC功能包括可以被調(diào)整以使測量的平場數(shù)據(jù)更接近參考偏置電平的RDAC網(wǎng)絡(luò)。與自適應(yīng)RDAC功能相關(guān)的系統(tǒng)和方法的其它示例被更詳細(xì)地公開在于2014年8月20日提交的，題為“Adaptive Adjustment of the Operating Bias of an Imaging System”的美國專利申請No.62/039,566中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在預(yù)處理模塊104之后，其它處理模塊可以被配置為執(zhí)行一系列逐像素或像素組處理步驟。例如，圖像處理系統(tǒng)100包括非均勻性校正模塊106，其被配置為調(diào)整不是圖像場景本身的一部分但是為傳感器的偽影的增益和偏移效應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)。例如，非均勻性校正模塊106可以被配置為接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流并校正焦平面陣列102中的像素值的非均勻性。在一些成像系統(tǒng)中，這些校正可以通過間歇地關(guān)閉在焦平面陣列102上方的快門來得到以獲取均勻的場景數(shù)據(jù)。根據(jù)該獲得的均勻場景數(shù)據(jù)，非均勻性校正模塊106可以被配置為確定與均勻性的偏差。非均勻性校正模塊106可以被配置為基于這些確定的偏差來調(diào)整像素?cái)?shù)據(jù)。在一些成像系統(tǒng)中，非均勻性校正模塊106利用其它技術(shù)來確定焦平面陣列中與均勻性的偏差。這些技術(shù)中的一些可以在不使用快門的情況下實(shí)現(xiàn)。用于非均勻性校正的系統(tǒng)和方法的另外的實(shí)例被描述在于2015年8月4日提交的，標(biāo)題為“Time Based Offset Correction for Imaging Systems”的美國專利申請No.14/817,847中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在預(yù)處理模塊104之后，成像系統(tǒng)100可以包括被配置為從預(yù)處理模塊104接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(例如，14位串行數(shù)據(jù))的高/低C_int信號(hào)處理功能。高/低C_int功能可以被配置為通過應(yīng)用例如如在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103中提供的增益表來處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。高/低C_int功能可以被配置為使用高/低集成部件的輸出來處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。這樣的高/低集成部件可以和與焦平面陣列102相關(guān)聯(lián)的ROIC集成。高/低集成部件的示例被描述在于2014年5月30日提交的，題為“Data Digitization and Display for a Imaging System”的美國專利申請No.14/292,124中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

圖像處理系統(tǒng)100包括濾波器模塊108，濾波器模塊108被配置為應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)時(shí)間和/或空間濾波器以解決其它圖像質(zhì)量問題。例如，焦平面陣列的讀出集成電路可以將偽影引入到圖像中，諸如行和/或列之間的變化。濾波器模塊108可以被配置為如于2015年5月1日提交的，標(biāo)題為“Compact Row Column Noise Filter for an Imaging System”的美國專利申請No.14/702,548中更詳細(xì)描述的那樣校正這些基于行或列的偽像，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。濾波器模塊108可以被配置為執(zhí)行校正以減少或消除圖像中的不良像素的影響，增強(qiáng)圖像數(shù)據(jù)中的邊緣，抑制圖像數(shù)據(jù)中的邊緣，調(diào)整梯度，抑制圖像數(shù)據(jù)中的峰值等。

例如，濾波器模塊108可以包括不良像素功能，其被配置為提供不生成可靠數(shù)據(jù)的焦平面陣列102上的像素的圖。這些像素可以被忽略或丟棄。在一些實(shí)施例中，來自不良像素的數(shù)據(jù)被丟棄并且被從鄰近、相鄰和/或附近像素導(dǎo)出的數(shù)據(jù)替代。導(dǎo)出的數(shù)據(jù)可以基于插值、平滑、平均等。

作為另一示例，濾波器模塊108可以包括熱梯度功能，其被配置為基于圖像數(shù)據(jù)中存在的但不是由成像系統(tǒng)100成像的場景的一部分的熱梯度來調(diào)整像素值。熱梯度功能可以被配置為使用局部平面場景數(shù)據(jù)來導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以通過校正在成像系統(tǒng)100中產(chǎn)生的熱梯度來提高圖像質(zhì)量。確定熱梯度功能的校正的示例被更詳細(xì)地描述在于2014年12月2日提交的，題為“Image Adjustment Based on Locally Flat Scenes”的美國臨時(shí)申請No.62/086,305中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

濾波器模塊108可以包括峰值限制功能，其被配置為調(diào)整離群(outlier)像素值。例如，峰值限制功能可以被配置為將離群像素值鉗位(clamp)到閾值。

濾波器模塊108可以被配置為包括自適應(yīng)低通濾波器和/或高通濾波器。在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)100應(yīng)用自適應(yīng)低通濾波器或高通濾波器，但不應(yīng)用兩者。自適應(yīng)低通濾波器可以被配置為確定像素?cái)?shù)據(jù)內(nèi)像素可能不是邊緣類型圖像分量的一部分的位置。在這些位置中，自適應(yīng)低通濾波器可以被配置為用平滑的像素?cái)?shù)據(jù)替換像素?cái)?shù)據(jù)(例如，用相鄰像素的平均值或中值替換像素值)。這可以有效地減少圖像中的這種位置中的噪聲。高通濾波器可以被配置為通過產(chǎn)生邊緣增強(qiáng)因子來增強(qiáng)邊緣，邊緣增強(qiáng)因子可以用于選擇性地增強(qiáng)或減少像素?cái)?shù)據(jù)以用于邊緣增強(qiáng)的目的。自適應(yīng)低通濾波器和高通濾波器的另外的例子被描述在于2015年8月4日提交的，題為“Local Contrast Adjustment for Digital Images”的美國專利申請No.14/817,989中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

濾波器模塊108可以被配置為將可選的濾波器應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)。例如，可選的濾波器可以包括但不限于平均濾波器、中值濾波器、平滑濾波器等?？蛇x的濾波器可以打開或關(guān)閉，以對圖像數(shù)據(jù)提供目標(biāo)或期望的效果。

圖像處理系統(tǒng)100包括熱成像模塊110，其被配置為將強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為溫度。光強(qiáng)度可以對應(yīng)于來自成像系統(tǒng)100的視場中的場景和/或?qū)ο蟮墓獾膹?qiáng)度。熱成像模塊110可以被配置為將測量的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于成像系統(tǒng)100的視場中的場景和/或?qū)ο蟮臏囟?。熱成像模塊110可接收校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(例如，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)103)作為輸入。熱成像模塊110還可以使用原始圖像數(shù)據(jù)(例如，來自預(yù)處理模塊104的像素?cái)?shù)據(jù))和/或?yàn)V波數(shù)據(jù)(例如，來自濾波器模塊108的像素?cái)?shù)據(jù))作為輸入。熱成像模塊和方法的示例在于2014年8月28日提交的，題為“Image Display and Thermography for a Thermal Imaging Camera”的美國臨時(shí)申請No.62/043,005中提供，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

圖像處理系統(tǒng)100包括直方圖均衡模塊112或其它顯示轉(zhuǎn)換模塊，其被配置為準(zhǔn)備用于在顯示器116上顯示的圖像數(shù)據(jù)。在一些成像系統(tǒng)中，來自焦平面陣列102的像素值的數(shù)字分辨率可以超過顯示器116的數(shù)字分辨率。直方圖均衡模塊112可以被配置為調(diào)整像素值以使圖像的高分辨率值或圖像的一部分與顯示器116的較低分辨率匹配。直方圖模塊112可以被配置為以避免在圖像的具有很少或沒有數(shù)據(jù)的部分上使用顯示器116的有限顯示范圍的方式來調(diào)整圖像的像素值。這對于成像系統(tǒng)100的用戶在顯示器116上觀看用成像系統(tǒng)100獲取的圖像時(shí)可能是有利的，因?yàn)樗梢詼p少未被利用的顯示范圍的量。例如，顯示器116可以具有數(shù)字亮度標(biāo)度，其對于紅外圖像對應(yīng)于溫度，其中較高強(qiáng)度指示較高溫度。然而，顯示亮度標(biāo)度(例如灰度)通常是比像素樣本字短得多的數(shù)字字。例如，像素?cái)?shù)據(jù)的樣本字可以是14位，而諸如灰度標(biāo)度的顯示范圍通常可以是8位。因此為了顯示的目的，直方圖均衡模塊112可以被配置為壓縮更高分辨率的圖像數(shù)據(jù)以適合顯示器116的顯示范圍。可以由直方圖均衡模塊112實(shí)現(xiàn)的算法和方法的示例被公開在于2014年5月30日提交的，題為“Data Digitization and Display for a Imaging System”的美國專利申請No.14/292,124中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

成像系統(tǒng)100包括顯示處理模塊114，其被配置為通過例如選擇顏色表以在彩色顯示器上將溫度和/或像素值轉(zhuǎn)換為顏色來準(zhǔn)備用于在顯示器116上顯示的像素?cái)?shù)據(jù)。作為示例，顯示處理模塊可以包括被配置為將像素?cái)?shù)據(jù)和/或溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于在顯示器116上顯示的彩色圖像的著色器查找表。著色器查找表可以被配置為至少部分地取決于給定場景的溫度與閾值溫度的關(guān)系而使用不同的顏色顯示查找表顯示熱成像場景的不同溫度。例如，當(dāng)顯示場景的熱圖像時(shí)，可以使用不同的查找表來顯示場景的各種溫度，這取決于它們與輸入溫度的關(guān)系。在一些實(shí)施例中，可以使用顏色查找表來顯示高于、低于或等于輸入溫度值的溫度，而可以使用灰度查找表來顯示其它溫度。因此，著色器查找表可以被配置為根據(jù)場景內(nèi)的溫度范圍結(jié)合用戶偏好或選擇來應(yīng)用不同的著色查找表。由顯示處理模塊提供的功能的附加示例被描述在于2014年9月12日提交的，題為“Selective Color Display of a Thermal Image”的美國臨時(shí)申請No.62/049,880中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

顯示器116可以被配置為顯示經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)。顯示器116還可以被配置為接受輸入以與圖像數(shù)據(jù)交互和/或控制成像系統(tǒng)100。例如，顯示器116可以是觸摸屏顯示器。

成像系統(tǒng)100可以被提供為獨(dú)立的設(shè)備，諸如熱傳感器。例如，成像系統(tǒng)100可以包括成像系統(tǒng)外殼，該成像系統(tǒng)外殼被配置為包圍成像系統(tǒng)100的硬件部件(例如，焦平面陣列102、讀出電子器件、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、現(xiàn)場可編程門陣列和其它電子器件等)。成像系統(tǒng)外殼可以被配置為支持被配置為將光(例如，紅外光、可見光等)引導(dǎo)到圖像傳感器102上的光學(xué)器件。外殼可以包括一個(gè)或多個(gè)連接器，以提供從成像系統(tǒng)100到一個(gè)或多個(gè)外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接。外殼可以包括一個(gè)或多個(gè)用戶界面部件以允許用戶與成像系統(tǒng)100交互和/或控制成像系統(tǒng)100。用戶界面部件可以包括例如(但不限于)觸摸屏、按鈕、切換器、開關(guān)、鍵盤等。

在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)100可以是多個(gè)成像系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的一部分。在這樣的實(shí)施例中，成像系統(tǒng)可以一起聯(lián)網(wǎng)到一個(gè)或多個(gè)控制器。

圖1B示出了圖1所示的示例成像系統(tǒng)100的功能框圖，其中成像系統(tǒng)100的功能在照相機(jī)或傳感器140和移動(dòng)電子設(shè)備150之間劃分。通過在不同系統(tǒng)或設(shè)備中劃分圖像獲取、預(yù)處理、信號(hào)處理和顯示功能，照相機(jī)140可以被配置為與執(zhí)行板上的大多數(shù)或所有這些功能的成像系統(tǒng)相比相對低功率、相對緊湊和相對計(jì)算有效。如圖1B所示，照相機(jī)140被配置為包括焦平面陣列102和預(yù)處理模塊104。在一些實(shí)施例中，被示為移動(dòng)電子設(shè)備150的一部分的模塊中的一個(gè)或多個(gè)可以被包括在照相機(jī)140中而不是在移動(dòng)電子設(shè)備150中。在一些實(shí)施例中，至少部分地基于在照相機(jī)140和移動(dòng)電子設(shè)備150之間的功能劃分來實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)點(diǎn)。例如，在照相機(jī)140上使用專用硬件(例如，現(xiàn)場可編程門陣列、專用集成電路等)和軟件的組合可以有效地實(shí)現(xiàn)一些預(yù)處理功能，否則在移動(dòng)電子設(shè)備150上實(shí)現(xiàn)可能更計(jì)算昂貴或勞動(dòng)密集。因此，本文公開的實(shí)施例中的至少一些實(shí)施例的一個(gè)方面包括這樣的認(rèn)識(shí)，即通過選擇哪些功能要在照相機(jī)140上(例如，在預(yù)處理模塊104中)執(zhí)行以及哪些功能要在移動(dòng)電子設(shè)備150上(例如，在熱成像模塊110中)執(zhí)行可以實(shí)現(xiàn)某些優(yōu)點(diǎn)。

照相機(jī)140的輸出可以是表示由預(yù)處理模塊104提供的像素值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)可以使用電子連接器(例如，微型USB連接器、專用連接器等)、電纜(例如，USB電纜、以太網(wǎng)電纜、同軸電纜等)和/或無線地(例如，使用藍(lán)牙、近場通信、Wi-Fi等)傳遞到移動(dòng)電子設(shè)備150。移動(dòng)電子設(shè)備150可以是智能電話、平板電腦、膝上型計(jì)算機(jī)或其它類似的便攜式電子設(shè)備。在一些實(shí)施例中，電力通過電連接器和/或電纜從移動(dòng)電子設(shè)備150傳送到照相機(jī)140。

成像系統(tǒng)100可以被配置為利用移動(dòng)電子設(shè)備150的計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和/或電池電力來為照相機(jī)140提供圖像處理能力、電力、圖像存儲(chǔ)等。通過將這些功能從照相機(jī)140卸載到移動(dòng)電子設(shè)備150，照相機(jī)可以具有成本有效的設(shè)計(jì)。例如，照相機(jī)140可以被配置為消耗相對少的電子電力(例如，降低與提供電力相關(guān)聯(lián)的成本)、相對少的計(jì)算能力(例如，降低與提供強(qiáng)大處理器相關(guān)聯(lián)的成本)和/或相對少的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(例如降低與在照相機(jī)140上提供數(shù)字存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)的成本)。至少部分地由于照相機(jī)140被配置為提供相對較少的計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和/或電力(因?yàn)槌上裣到y(tǒng)100利用移動(dòng)電子設(shè)備的優(yōu)越性能150來執(zhí)行圖像處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等)，因此這可以降低而降低與制造照相機(jī)140相關(guān)的成本。

光電檢測器和積分器電路的示例增益

圖2示出了具有增益和積分器電容之間關(guān)系的光電檢測器和積分器的示例電路的電氣示意圖。應(yīng)當(dāng)注意，為了描述的目的而簡化了電氣示意圖。因此，電氣示意圖不包括所有通常在利用ROIC實(shí)現(xiàn)的光電檢測器陣列中所包含的電氣部件。該電路包括光電檢測器203，其可以是像素陣列之一，諸如像素的二維陣列或線性陣列，但是光電檢測器也可以是單個(gè)檢測器。光電檢測器203響應(yīng)于感興趣的光譜區(qū)域中的輻射，諸如紅外光和/或可見光。該電路包括積分器204，積分器204包括運(yùn)算放大器211、積分器電容器201以及在反饋中的積分器時(shí)間控制202(例如，用于打開或短路積分器電容器201的開關(guān))。運(yùn)算放大器211的另一端子可以接收積分器偏置電壓207作為輸入。在某些實(shí)現(xiàn)中，積分器偏置電壓可以被配置為建立在電路的操作電壓的中點(diǎn)附近的參考偏置電平(例如，當(dāng)光電檢測器203暴露于平場場景時(shí)的輸出信號(hào))。

所示電路的增益可以與積分器電容器201的互阻抗Z_c成比例。積分器電容器201的互阻抗可以近似地與積分時(shí)間t_int除以積分器電容器201的電容C成比例。該增益值可以由成像系統(tǒng)的圖像處理元件使用以從可以是成像陣列的一部分的光電檢測器203獲取的數(shù)據(jù)生成校正或調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)。因此，知道光電檢測器203的增益值可有利地改善所得到的圖像質(zhì)量。在某些實(shí)現(xiàn)中，增益信息可以被存儲(chǔ)和/或存取(access)為像素增益表，諸如存儲(chǔ)的函數(shù)或查找表。在某些實(shí)施方式中，光電檢測器203可以是未冷卻的微測輻射熱計(jì)陣列中的檢測器。例如，這可以是批量生產(chǎn)的熱成像系統(tǒng)的情況。然而，所公開的系統(tǒng)和方法可以為具有前端積分器的檢測器讀出電路提供益處。

電路的增益可以取決于積分器電容器201的電容。該電路可以被設(shè)計(jì)為至少部分地基于積分器電容器201的標(biāo)稱電容來提供或?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)增益。然而，如本文所述，積分器電容器201的實(shí)際電容可以偏離標(biāo)稱電容。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，有利的是調(diào)整與光電檢測器相關(guān)聯(lián)的增益因子以考慮實(shí)際電容。這樣做可以例如在光電檢測器讀出電路的實(shí)際增益已經(jīng)改變的情況下實(shí)現(xiàn)期望的信號(hào)輸出。例如，在本文所述的光電檢測器電路和本文公開的成像系統(tǒng)中，積分器電容器兩端的電壓可以接近0，可以相對小，可以從負(fù)電壓到正電壓，等等。在這些電壓范圍中的一些中(例如，當(dāng)電容器兩端的電壓接近零時(shí))，實(shí)際電容顯著不同于電容器的標(biāo)稱電容。如上所述，讀出電路的增益與積分器電容器的電容相關(guān)。因此，當(dāng)電容改變時(shí)，電路的增益因子改變。這可能是不期望的，因?yàn)樽x出電路可能被設(shè)計(jì)成具有基于積分器電容器的標(biāo)稱電容的目標(biāo)增益因子。因此，可以基于信號(hào)電壓來確定增益校正因子或修改的增益因子，其中使用所公開的增益校準(zhǔn)方法和系統(tǒng)來確定這些校正因子。此外，使用修改或校正的增益因子可以增加光電檢測器響應(yīng)均勻性。當(dāng)光電檢測器暴露于不同水平的輻射時(shí)，它們生成不同水平的響應(yīng)。然而，光電檢測器的特性可能隨著不同的信號(hào)電平而改變，這可能是不期望的。為了補(bǔ)償這些可能的變化，所公開的增益校準(zhǔn)方法和系統(tǒng)可以用于確定調(diào)整或修改的增益因子以保持期望的光電檢測器響應(yīng)均勻性(例如，其中響應(yīng)均勻性可以指基于設(shè)計(jì)的增益因子的光電檢測器響應(yīng)均勻性，而不是所有光電檢測器在相同的輸入的情況下產(chǎn)生相同的輸出，因?yàn)槔绮僮髌珘嚎赡懿煌?。

圖3A-3C示出了成像系統(tǒng)中的光電檢測器的示例電路的電氣示意圖。示例電路可以用于偏置光電檢測器(例如，像素)的操作點(diǎn)，并且根據(jù)積分器處的信號(hào)電壓來確定增益因子。如圖所示，示意圖限于具有微測輻射熱計(jì)的示例FPA的光電檢測器的電路的一部分。示意圖還限于該電路包括與設(shè)置操作偏置和控制相關(guān)的元件，而可能存在于成像系統(tǒng)中的其它電路未示出或討論。應(yīng)當(dāng)注意，其它檢測器類型和使用微測輻射熱計(jì)的其它實(shí)現(xiàn)可以使用其它電路設(shè)計(jì)，并且這些電路設(shè)計(jì)也可以從所公開的增益校準(zhǔn)過程中受益。因此，本文公開的系統(tǒng)和方法可以在用于各種成像應(yīng)用的許多類型的FPA上實(shí)現(xiàn)。

參考圖3A，電路包括電氣耦合到向成像陣列提供電壓的電壓軌(voltage rail)的光電檢測器203(例如，微測輻射熱計(jì))。該電路包括可調(diào)整的電壓設(shè)置元件205、206，其可以被配置成為每個(gè)光電檢測器203唯一地設(shè)置以建立光電檢測器203的操作偏壓。這種布置由于多種原因可能是有益的。例如，對輻射的光電檢測器響應(yīng)性、信噪比等可能取決于光電檢測器兩端的電壓，并且可以跨成像陣列以及在成像陣列之間而在光電檢測器之間不同。因此，有利的是能夠全局地和局部地調(diào)整光電檢測器的操作偏差。作為另一示例，陣列中的光電檢測器可以被配置為具有類似的操作范圍。

光電檢測器203連接到包括運(yùn)算放大器211、積分器電容器201和積分器開關(guān)202的積分器204，并且該積分器204的輸出208是表示入射到光電檢測器203上的輻射強(qiáng)度的強(qiáng)度的信號(hào)。積分器204可以通過積分器偏置電壓207自身是偏置的。在某些實(shí)現(xiàn)中，積分器偏置電壓207可以被配置為使得當(dāng)光電檢測器203暴露于平場場景時(shí)，積分器204的輸出信號(hào)208可以在目標(biāo)參考偏置輸出范圍內(nèi)。

圖3B示出了用于成像系統(tǒng)中的光電檢測器的另一示例電路的電氣示意圖。在該實(shí)施例中，電氣示意圖包括電阻器網(wǎng)絡(luò)，其被配置為向成像陣列中的個(gè)體光電檢測器提供定制的操作偏壓。該電路包括可以針對成像陣列中的所有光電檢測器全局設(shè)置的全局偏置元件209(例如，諸如電阻器網(wǎng)絡(luò)之類的可變電阻器)。全局偏置元件209可以用作成像陣列的操作偏壓的總體粗調(diào)。該電路包括可以耦合到成像陣列的列或行中的光電檢測器的集中偏置元件206(例如，諸如電阻器網(wǎng)絡(luò)之類的可變電阻器)。集中偏置元件206可以用作對相關(guān)列或行中的光電檢測器的操作偏壓的更集中的調(diào)整。該電路包括可以與特定光電檢測器203相關(guān)聯(lián)的精細(xì)偏置元件210(例如，諸如電阻器網(wǎng)絡(luò)之類的可變電阻器)。精細(xì)偏置元件210可以用作個(gè)體光電檢測器203的操作偏壓的微調(diào)。因此，偏置元件206、209和210可以組合使用以為成像陣列中的每個(gè)光電檢測器設(shè)置定制的操作偏壓。未示出可以用于選擇性地將光電檢測器耦合到成像系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)的各種開關(guān)，諸如當(dāng)詢問(interrogate)每個(gè)光電檢測器時(shí)。例如，光電檢測器203和精細(xì)偏置元件210可以被配置為與成像陣列的個(gè)體像素相關(guān)聯(lián)，而其它元件(諸如其它偏置元件206、209和積分器204)可以被配置為與特定的列或行相關(guān)聯(lián)，這些元件被切換以在讀出特定光電檢測器時(shí)耦合到該個(gè)體光電檢測器203。

圖3C示出了用于圖3B的電氣示意圖的附加部件。輸出信號(hào)208被傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器214以將像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以被傳送到處理元件215，諸如系統(tǒng)控制器。在一些實(shí)施例中，處理元件215可以被配置為確定和/或應(yīng)用校準(zhǔn)的增益因子以應(yīng)用于輸出信號(hào)。個(gè)體光電檢測器203的操作偏壓的精細(xì)控制可以由精細(xì)控制元件210a提供。精細(xì)控制元件210a可以由處理元件215控制。控制操作偏壓的元件(例如，偏置元件206、209、210和/或精細(xì)控制元件210a)可以以各種配置實(shí)現(xiàn)。例如，偏置元件206、209和210可以被實(shí)現(xiàn)為可以在處理元件215的控制下進(jìn)行配置的電阻器網(wǎng)絡(luò)。在某些實(shí)現(xiàn)中，偏置元件206、209、210中的一個(gè)或多個(gè)可以通過使用從處理元件215發(fā)送到特定偏置元件的數(shù)字字來數(shù)字地控制。

作為特定示例，為了說明的目的，精細(xì)控制元件210a(在某些實(shí)現(xiàn)中可以是電阻器數(shù)模轉(zhuǎn)換器(“RDAC”))可以被配置為7位電阻器網(wǎng)絡(luò)，其中最低有效位(“LSB”)等效于約1kΩ，從而允許將RDAC設(shè)置為在約1kΩ到約128kQ之間增量為約1kΩ的值。集中偏置元件206可以是具有等效于約4kΩ的LSB的4位電阻器網(wǎng)絡(luò)。全局偏置元件209可以被配置為從幾個(gè)值中選擇，諸如約25kΩ、約50kΩ和約75kΩ。偏置元件可以例如在處理元件215的控制下通過開關(guān)來調(diào)整。因此，在該說明性實(shí)施例中，整個(gè)偏置網(wǎng)絡(luò)具有在幾十千歐姆范圍內(nèi)的電阻，其中個(gè)體光電檢測器的電阻的微調(diào)增量為約1kΩ。在具有微測輻射熱計(jì)的成像陣列的一些實(shí)現(xiàn)中，光電檢測器可以具有在室溫下數(shù)十千歐數(shù)量級(jí)的電阻。在這種配置中，光電檢測器電路的總電阻可以在大約100kΩ的數(shù)量級(jí)。通過約1kΩ的微調(diào)控制，可以以約1％的分辨率控制光電檢測器203上的操作偏置電壓，從而提供對成像陣列中的每個(gè)光電檢測器的操作偏壓的有效控制。在某些實(shí)現(xiàn)中，積分器電容器201可以具有約25pF的標(biāo)稱電容和約200μs的積分時(shí)間，導(dǎo)致電容器的互阻抗為約8MΩ。在各種實(shí)現(xiàn)中，被配置為控制微測輻射熱計(jì)的操作偏壓的電阻器網(wǎng)絡(luò)可以具有大約100kΩ的電阻。在這種配置中，可以產(chǎn)生大約100的增益。這種具有處理器控制的電阻器網(wǎng)絡(luò)的檢測器電路被更詳細(xì)地描述在于2014年8月20日提交的，題為“Adaptive Adjustment of the Operating Bias of an Imaging System”的美國臨時(shí)專利申請No.62/039,566中，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

光電檢測器電路增益的示例校準(zhǔn)

圖4示出了根據(jù)電容器兩端的電壓的一些類型的電容器的示例電容的曲線圖400。如曲線圖400所示，對于一些電壓值，實(shí)際電容C_actual可以偏離電容器的標(biāo)稱電容C_nom?？赡苡欣氖歉鶕?jù)電容器兩端的電壓來確定實(shí)際電容C_actual的值，而不是依賴于標(biāo)稱電容C_nom。在本文所描述的電路中，實(shí)際電容可以與用于光電檢測器的讀出電路的增益相關(guān)。因此，至少部分地由于使用更準(zhǔn)確的增益因子，因此與依賴于標(biāo)稱電容的系統(tǒng)相比，除了標(biāo)稱電容之外或代替標(biāo)稱電容而使用積分器電容器的實(shí)際電容的成像系統(tǒng)可以生成更高質(zhì)量的圖像。

用于確定實(shí)際電容的該過程對于本文所描述的電氣電路中的至少一些可以是特別有益的，因?yàn)檫@些電路可能至少部分地形成在ROIC上，諸如在像金屬氧化物半導(dǎo)體的硅微電路介質(zhì)中。例如，可以以這種方式制造積分器電容器201。這種電容器不是物理結(jié)構(gòu)的電容器(諸如陶瓷電容器)，而是典型地由移動(dòng)載流子和空穴的注入?yún)^(qū)域形成的電容器。這種電容器的行為不一定由物理幾何形狀確定，而實(shí)際上可能受到電容器兩端的電壓V_c的影響。至少部分地取決于極性的電壓可以影響這種電容器中的載流子的遷移和耗盡。因此，這種微制造電容器的實(shí)際電容可以以類似于曲線圖400中所示的方式表現(xiàn)。如圖所示，對于電容器兩端的一定電壓范圍，這樣的電容器可以處于或接近電容的標(biāo)稱設(shè)計(jì)值C_nom，但對于其它電壓范圍可能偏離標(biāo)稱值。如在曲線圖400中所示的曲線所示，在許多情況下，在該處與標(biāo)稱電容的偏差變得顯著的電容器兩端的電壓V_nl可能為相對低的電壓。

此外，用于確定實(shí)際電容的該過程對于作為被配置為在正電壓和負(fù)電壓下操作的ROIC的一部分的積分器可能是特別有益的。對于受益于以高速操作同時(shí)保持低功耗的一些成像陣列讀出電路(例如，F(xiàn)PA讀出電路)，可優(yōu)選地操作積分器，使得電容器兩端的電壓可在從負(fù)值到正值的范圍內(nèi)。這種布置有利地允許設(shè)置參考偏置電平時(shí)的更大靈活性，這至少部分地由于設(shè)置參考偏置電平以使得至少一些預(yù)期信號(hào)將從積分器產(chǎn)生負(fù)電壓的能力。此外，與如果積分器被配置為僅使用正電壓操作相比，使用正電壓和負(fù)電壓操作可以有利地意味著當(dāng)積分器被復(fù)位(例如，短路并且因此使電容器放電)時(shí)，積分器電容器兩端的電壓通常更接近于零。例如，僅使用正電壓可能導(dǎo)致積分器電容器兩端的電壓高達(dá)積分器電容器以正電壓和負(fù)電壓操作的情況下的兩倍。有利地，保持放電電壓低可以減少ROIC中的電流浪涌(surge)，這對于強(qiáng)調(diào)相對高速度和/或低功耗的設(shè)計(jì)是優(yōu)選的。至少部分地由于電路用來自積分器的正和負(fù)輸出電壓操作，積分器電容的實(shí)際電容可能偏離標(biāo)稱電容，使得確定和補(bǔ)償該效應(yīng)是有益的。此外，積分器電容器的實(shí)際電容可能不容易從設(shè)計(jì)模型預(yù)測，使得所公開的根據(jù)輸出信號(hào)來確定和表征實(shí)際電容的方法在采用類似電路設(shè)計(jì)的成像系統(tǒng)中特別有利。

圖5示出了諸如積分器電容器201之類的積分器電容器的行為，其中積分器偏置電壓不為零，并且操作積分器204以使得參考偏置電平V_ref處于大致接近光電檢測器電路的操作范圍的中點(diǎn)的正值。參考偏置電平V_ref可以被選為在預(yù)期最小和最大檢測器信號(hào)之間某處的方便點(diǎn)處，但不一定為中心。對于未冷卻的熱成像儀，例如，可以調(diào)整成像系統(tǒng)，使得參考偏置電平處于或接近場景中室溫對象的預(yù)期信號(hào)。因此，被加熱的對象或表面(例如，生物)可以在積分器電容器201兩端產(chǎn)生正信號(hào)，而較冷的物品(例如水、冰等)可以在積分器電容器201兩端產(chǎn)生負(fù)信號(hào)。這種操作狀態(tài)可能受電容器行為的影響，因?yàn)樵诓僮髦锌赡茉诜e分電容器兩端存在較低的電壓值，包括負(fù)電壓。例如，在這些較低范圍(例如，低于V_ref)內(nèi)，實(shí)際電容可相對于較高電壓范圍(例如，高于V_ref)從標(biāo)稱電容偏離得更大。

圖6示出了具有處理器控制的偏置電阻器網(wǎng)絡(luò)(例如，偏置元件206、209、210)的ROIC的說明性實(shí)施例，其中測試電流源203a可以代替光電檢測器(諸如圖3A-3C的光電檢測器203)被切換(switch)到讀出電子器件中。這種布置允許跨目標(biāo)電壓范圍校準(zhǔn)積分器電容器201的行為。在說明性讀出電路中，在處理元件(諸如圖3C中的處理元件215)的控制下可以改變電阻器網(wǎng)絡(luò)(例如，偏置元件206、209、210)和積分時(shí)間(例如，閉合和斷開積分器開關(guān)202之間的時(shí)間，或t_int)。在這樣的配置中，可以探索可用參數(shù)空間的相對大的部分(例如，可能在成像系統(tǒng)中使用的電阻值的范圍和積分時(shí)間值的范圍)以表征積分器電容器201的實(shí)際電容。

圖7A示出了積分器電容器的電容對于信號(hào)電壓的預(yù)期范圍保持在其標(biāo)稱電容情況下的預(yù)期的數(shù)據(jù)。通過改變檢測器電路的電阻和/或通過改變積分時(shí)間，可以確定一系列線性積分曲線，其中端點(diǎn)是用于每個(gè)電阻值(例如，R ₁到R _n)的信號(hào)電壓。信號(hào)電壓、電阻和積分時(shí)間的范圍可以被配置為類似于在成像系統(tǒng)的操作期間預(yù)期的范圍。

圖7B示出了來自在上述條件下運(yùn)行的測試的實(shí)際數(shù)據(jù)的示例性表示。這樣的曲線指示積分器的增益和與圖7A中所示的預(yù)期線性值的偏差。該偏差可能至少部分地由于積分器電容器根據(jù)電容器兩端的信號(hào)電壓V_c的電容的變化。因此，根據(jù)信號(hào)電壓V_sig的實(shí)際電容可以從信號(hào)電壓V_sig和積分器電容器的電容C_actu1之間的已知關(guān)系來確定。

在實(shí)踐中，可能期望獲取相對大量的數(shù)據(jù)。電阻器網(wǎng)絡(luò)可以在模式上變化以在大量電阻值處獲取數(shù)據(jù)。此外，由于電容、增益和積分時(shí)間之間的關(guān)系是已知的，因此對于個(gè)體電阻器值可以使用變化的積分時(shí)間來執(zhí)行測試。在示例性電路中，諸如對于焦平面陣列，積分時(shí)間可以由處理器通過控制跨積分器電容器(例如，圖3C中的積分器電容器201)的積分器開關(guān)(例如，圖3C中的積分器開關(guān)202)的打開和閉合而是可控的。圖8和圖9示出了針對多個(gè)電路電阻值和積分時(shí)間在本文所描述的測試配置中配置的對于FPA的所測量的積分電容獲取的數(shù)據(jù)的曲線圖的示例。利用該信息，可以導(dǎo)出表示根據(jù)電容器兩端的電壓的實(shí)際電容的數(shù)據(jù)。例如，因?yàn)殡娙萜鲀啥说碾妷菏荲_sig-V_ref，所以實(shí)際電容與信號(hào)直接相關(guān)，并因此增益可以已知作為信號(hào)的函數(shù)：V_out＝C_i*dV/dt。

盡管已經(jīng)描述了具有測試電流源的示例性FPA電路，但是確定積分電容的其它方式可以提供有用的結(jié)果?？梢岳脤?shí)際的檢測器，并且當(dāng)檢測器觀察恒定溫度場景時(shí)電阻器網(wǎng)絡(luò)可以改變，或者場景改變導(dǎo)致由檢測器觀察到的已知信號(hào)增量的校準(zhǔn)的溫度量。

一旦確定了電容數(shù)據(jù)，其可以用于調(diào)整系統(tǒng)使用的增益值。在圖9中示出了一種方法。如本文所述，可以對所測量的電容數(shù)據(jù)用曲線擬合，其提供V_sig和C_actual之間的導(dǎo)出的數(shù)學(xué)關(guān)系，并從而提供增益。對于信號(hào)電壓V_sig的每個(gè)觀測值，可以直接從該導(dǎo)出的關(guān)系計(jì)算實(shí)際增益。

圖10中示出了可能有益于在存儲(chǔ)器操作上比數(shù)學(xué)操作更有效的某些類型的處理器的方法。來自擬合曲線1012的數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算增益VS.信號(hào)的查找表(LUT)1013。該查找表1013可以用于根據(jù)信號(hào)V_sig生成增益表1014(例如，確定一個(gè)或多個(gè)增益因子)。因此，對于給定的圖像數(shù)據(jù)幀中的給定檢測器的每個(gè)測量信號(hào)，處理器可以用來自對應(yīng)于觀測信號(hào)電壓的LUT 1013的值直接設(shè)置像素增益。因此，對于每個(gè)像素，可以在成像操作期間連續(xù)地應(yīng)用增益校準(zhǔn)。

電容可以根據(jù)電壓而變化，該變化可至少部分地由于在ROIC的制造期間產(chǎn)生的影響。對于用類似的過程參數(shù)制造的檢測器電路，可以確定一個(gè)FPA上的一個(gè)檢測器電路的曲線，并且使用該曲線和/或查找表用于相同設(shè)計(jì)的FPA的像素。如果需要，這可以一次或重復(fù)進(jìn)行以在結(jié)果中建立更大的統(tǒng)計(jì)意義。然而，特別是對于諸如本文所描述的示例性FPA之類的FPA，根據(jù)電壓的電容的校準(zhǔn)可以自動(dòng)化并且在FPA上的像素組或FPA上的個(gè)體像素上有效地執(zhí)行。因此，可以對一個(gè)或多個(gè)像素執(zhí)行校準(zhǔn)并且將其應(yīng)用于多個(gè)FPA(例如，在相似條件下和/或以類似設(shè)計(jì)制造的所有FPA)，并且可以包括校準(zhǔn)個(gè)體FPA的個(gè)體像素(例如，每個(gè)FPA中的每個(gè)像素)。

增益校準(zhǔn)的示例方法

圖11示出了用于成像系統(tǒng)的增益校準(zhǔn)的示例方法1100的流程圖。方法1100可以使用成像系統(tǒng)或圖像處理系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)硬件部件來實(shí)現(xiàn)。為了便于描述，方法1100將被描述為由本文參考圖1A和1B描述的成像系統(tǒng)100執(zhí)行。然而，方法1100的一個(gè)或多個(gè)步驟可以由成像系統(tǒng)100中的任何模塊或模塊的組合來執(zhí)行。類似地，任何個(gè)體步驟可以由成像系統(tǒng)100中的模塊的組合來執(zhí)行。

在框1105中，成像系統(tǒng)根據(jù)電容器兩端的信號(hào)電壓確定積分電容器的電容的值。這可以例如通過跨多個(gè)已知的電流和/或電壓值來改變積分器的輸入電流來完成。這還可以包括在該多個(gè)已知輸入值處對輸入信號(hào)進(jìn)行積分，在一些實(shí)施例中，這可以針對多個(gè)不同的積分時(shí)間而重復(fù)。為了確定電容的值，成像系統(tǒng)可以進(jìn)一步觀察積分器針對已知輸入值和已知參數(shù)(例如，電阻器網(wǎng)絡(luò)值、積分器偏置電平、積分時(shí)間等)輸出的信號(hào)電壓。然后，成像系統(tǒng)可以將實(shí)際信號(hào)電壓與假設(shè)電容器具有標(biāo)稱積分電容的期望信號(hào)進(jìn)行比較。使用該信息，成像系統(tǒng)然后可以根據(jù)信號(hào)電壓計(jì)算實(shí)際積分電容。

在框1110中，成像系統(tǒng)生成信號(hào)電壓、實(shí)際電容和實(shí)際增益之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。例如，該關(guān)系可以通過用曲線擬合所觀察的實(shí)際電容對信號(hào)電壓來產(chǎn)生。成像系統(tǒng)還可以進(jìn)一步從對獲取的數(shù)據(jù)的擬合來確定關(guān)于實(shí)際增益與信號(hào)電壓的數(shù)學(xué)函數(shù)和/或從對數(shù)據(jù)擬合的函數(shù)生成查找表(LUT)，LUT索引實(shí)際增益與信號(hào)電壓。

在框1115中，成像系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)電壓修改圖像處理或信號(hào)處理系統(tǒng)所使用的增益值。在一些實(shí)施例中，在成像系統(tǒng)的操作期間(例如，當(dāng)成像系統(tǒng)操作以獲取圖像數(shù)據(jù)時(shí))連續(xù)地應(yīng)用增益修改。

這里描述的實(shí)施例是示例性的?？梢詫@些實(shí)施例進(jìn)行修改、重新布置、替換處理等，并且仍然包括在本文所闡述的教導(dǎo)內(nèi)。本文所述的步驟、處理或方法中的一個(gè)或多個(gè)可以由適當(dāng)編程的一個(gè)或多個(gè)處理和/或數(shù)字設(shè)備來執(zhí)行。

根據(jù)實(shí)施例，本文描述的任何算法的某些動(dòng)作、事件或功能可以以不同的順序執(zhí)行，可以被添加、合并或完全省略(例如，并非所有描述的動(dòng)作或事件對于算法的實(shí)踐是必須的)。此外，在某些實(shí)施例中，可以例如通過多線程處理、中斷處理或多個(gè)處理器或處理器內(nèi)核或在其它并行架構(gòu)上同時(shí)地而不是順序地執(zhí)行動(dòng)作或事件。

結(jié)合本文公開的實(shí)施例描述的各種說明性邏輯塊、模塊和算法步驟可以實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合。為了清楚地說明硬件和軟件的這種可互換性，上面已經(jīng)在其功能方面一般性地描述了各種說明性部件、塊、模塊和步驟。這種功能是實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用和施加在整個(gè)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束。所描述的功能可以針對每個(gè)特定應(yīng)用以不同的方式實(shí)現(xiàn)，但是這種實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解釋為導(dǎo)致脫離本公開的范圍。

結(jié)合本文所公開的實(shí)施例描述的各種說明性邏輯塊和模塊可以由機(jī)器來實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行，諸如執(zhí)行本文所描述的功能的配置有特定指令的處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件或其任何組合。處理器可以是微處理器，但在替代方案中，處理器可以是控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)、其組合等。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如DSP和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器結(jié)合DSP內(nèi)核或任何其它這樣的配置。例如，本文描述的LUT可以使用離散存儲(chǔ)器芯片、微處理器中的存儲(chǔ)器的一部分、閃存、EPROM或其它類型的存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合本文公開的實(shí)施例描述的方法、處理或算法的元素可直接體現(xiàn)為硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊或兩者的組合。軟件模塊可以駐留在RAM存儲(chǔ)器、閃存存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM或本領(lǐng)域已知的任何其它形式的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。示例性存儲(chǔ)介質(zhì)可以耦合到處理器，使得處理器可以從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取信息和向存儲(chǔ)介質(zhì)寫入信息。在替代方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以集成到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可以駐留在ASIC中。軟件模塊可以包括使硬件處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。除非另有特別說明或在所使用的上下文中另外理解，否則本文使用的條件語言，諸如尤其是“可以”、“可能”、“會(huì)”、“例如”等通常意在傳達(dá)某些實(shí)施例包括而其它實(shí)施例不包括某些特征、元素和/或狀態(tài)。因此，這樣的條件語言通常不旨在暗示特征、元素和/或狀態(tài)以任何方式對于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例是必需的，或者一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例必須包括用于在有或沒有作者輸入或提示的情況下決定這些特征、元素和/或狀態(tài)被包括在或?qū)⒃谌魏翁囟▽?shí)施例中執(zhí)行的邏輯。術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”、“涉及”等是同義的，并且以開放式的方式包含使用，并且不排除額外的元件、特征、動(dòng)作、操作等。此外，術(shù)語“或”以其包括的含義(而不是以其排他的含義)使用，使得當(dāng)例如使用時(shí)連接一列元素，術(shù)語“或”表示列中的一個(gè)、一些或所有的元素。

諸如短語“X，Y或Z中的至少一個(gè)”之類的分離語言，除非另有特別說明，否則通過上下文一般地被理解為表示項(xiàng)目、術(shù)語等可以是X、Y或Z，或其任何組合(例如，X、Y和/或Z)。因此，這種分離語言通常不旨在并且不應(yīng)當(dāng)暗示某些實(shí)施例需要各自存在至少一個(gè)X、至少一個(gè)Y或至少一個(gè)Z。

術(shù)語“約”或“近似”等是同義的，并且用于表示由該術(shù)語修飾的值具有與其相關(guān)的理解范圍，其中該范圍可以是±20％，±15％，±10％，±5％或±1％。術(shù)語“基本上”用于指示結(jié)果(例如，測量值)接近目標(biāo)值，其中接近可以意味著例如結(jié)果在該值的80％內(nèi)，在該值的90％內(nèi)，在該值的95％內(nèi)，或在該值的99％內(nèi)。

除非另有明確說明，否則諸如“一”或“一個(gè)”之類的冠詞通常應(yīng)被解釋為包括一個(gè)或多個(gè)所描述的項(xiàng)目。因此，諸如“設(shè)備被配置為”的短語旨在包括一個(gè)或多個(gè)所述設(shè)備。這樣的一個(gè)或多個(gè)所述設(shè)備還可以被共同地配置成執(zhí)行所述陳述。例如，“被配置為執(zhí)行敘述A，B和C的處理器”可以包括第一處理器，其被配置為執(zhí)行與被配置為執(zhí)行敘述B和C的第二處理器協(xié)同工作的敘述A。雖然上述詳細(xì)描述具有顯示，描述和指出應(yīng)用于說明性實(shí)施例的新穎特征，但將理解，在不脫離本公開的精神的情況下，可以對所示的設(shè)備或算法的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略，替換和改變。將認(rèn)識(shí)到，本文描述的某些實(shí)施例可以在不提供本文所闡述的所有特征和益處的形式內(nèi)實(shí)施，因?yàn)橐恍┨卣骺梢耘c其它特征分開使用或?qū)嵺`。在權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有改變將被包括在其范圍內(nèi)。