CN107534734B - 具有热成像能力的湿度测量装置及相关方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于以整合的方式获得与场景相关的物理参数和热图像的测量装置和方法的技术。在一个实施例中，测量装置包括：红外(IR)成像模块，其被配置为捕获场景的热图像；湿度传感器，其被配置为检测与外部制品相关的湿度参数；外壳，其被配置为供用户手持并且至少部分包围IR成像模块；显示器，其相对于外壳固定并且被配置为显示用户可见热图像；以及逻辑器件，其被配置为冻结显示器上的用户可见热图像、使指示湿度参数的第一检测的信息叠加到显示器上的冻结的用户可见热图像之上以及更新叠加的信息来指示湿度参数的第二检测。

Description

具有热成像能力的湿度测量装置及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请主张2015年4月27日提交的美国临时专利申请No.62/153,502的权益，通过引用的方式将其作为整体并入本文中。
本申请是2013年9月23日提交的且名称为“MEASUREMENT DEVICE FOR ELECTRICALINSTALLATIONS AND RELATED METHODS”的美国专利申请No.14/034,493的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.14/034,493是2013年9月13日提交的且名称为“MEASUREMENTDEVICE FOR ELECTRICAL INSTALLATIONS AND RELATED METHODS”的国际专利申请No.PCT/US13/059831的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US13/059831主张2012年9月14日提交的且名称为“MEASUREMENT DEVICE FOR ELECTRICAL INSTALLATIONS AND RELATED METHODS”的美国临时专利申请No.61/701,292的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
本申请是2015年10月23日提交的且名称为“INFRARED RESOLUTION AND CONTRASTENHANCEMENT WITH FUSION”的美国专利申请No.14/922,076的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.14/922,076是2012年4月2日提交的且名称为“INFRAREDRESOLUTION AND CONTRAST ENHANCEMENT WITH FUSION”的美国专利申请No.13/437,645的继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.13/437,645是2011年5月11日提交的且名称为“INFRAREDRESOLUTION AND CONTRAST ENHANCEMENT WITH FUSION”的美国专利申请No.13/105,765的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.13/437,645还主张2011年4月8日提交的且名称为“INFRAREDRESOLUTION AND CONTRAST ENHANCEMENT WITH FUSION”的美国临时专利申请No.61/473,207的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.13/437,645还是2010年4月23日提交的且名称为“INFRAREDRESOLUTION AND CONTRAST ENHANCEMENT WITH FUSION”的美国专利申请No.12/766,739的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.13/105,765是2011年4月21日提交的且名称为“INFRAREDRESOLUTION AND CONTRAST ENHANCEMENT WITH FUSION”的国际专利申请No.PCT/EP2011/056432的继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.13/105,765还是美国专利申请No.12/766,739的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/EP2011/056432是美国专利申请No.12/766,739的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/EP2011/056432还主张美国临时专利申请No.61/473,207的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
本申请主张2013年12月9日提交的名称为“LOW POWER AND SMALL FORM FACTORINFRARED IMAGING”的美国专利申请No.14/101,245的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.14/101,245是2012年6月8日提交的且名称为“LOW POWER ANDSMALL FORM FACTOR INFRARED IMAGING”的国际专利申请No.PCT/US2012/041744的继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041744主张2012年6月7日提交的且名称为“LOWPOWER AND SMALL FORM FACTOR INFRARED IMAGING”的美国临时专利申请No.61/656,889的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041744主张2011年10月7日提交的且名称为“NON-UNIFORMITY CORRECTION TECHNIQUES FOR INFRARED IMAGING DEVICES”的美国临时专利申请No.61/545,056的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041744主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA PACKAGING SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041744主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA SYSTEM ARCHITECTURES”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041744主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA CALIBRATION TECHNIQUES”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
本申请是2013年12月6日提交的名称为“NON-UNIFORMITY CORRECTIONTECHNIQUES FOR INFRARED IMAGING DEVICES”的美国专利申请14/099,818的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请14/099,818是2012年6月8日提交的且名称为“NON-UNIFORMITYCORRECTION TECHNIQUES FOR INFRARED IMAGING DEVICES”的国际专利申请No.PCT/US2012/041749的继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041749主张2011年10月7日提交的且名称为“NON-UNIFORMITY CORRECTION TECHNIQUES FOR INFRARED IMAGING DEVICES”的美国临时专利申请No.61/545,056的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041749主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA PACKAGING SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041749主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA SYSTEM ARCHITECTURES”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041749主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA CALIBRATION TECHNIQUES”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
本申请是2013年12月9日提交的名称为“INFRARED CAMERA SYSTEMARCHITECTURES”的美国专利申请No.14/101，258的部分继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
美国专利申请No.14/101,258是2012年6月8日提交的且名称为“INFRARED CAMERASYSTEM ARCHITECTURES”的国际专利申请No.PCT/US2012/041739的继续申请，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041739主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA PACKAGING SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.61/495,873的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041739主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA SYSTEM ARCHITECTURES”的美国临时专利申请No.61/495,879的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
国际专利申请No.PCT/US2012/041739主张2011年6月10日提交的且名称为“INFRARED CAMERA CALIBRATION TECHNIQUES”的美国临时专利申请No.61/495,888的权益，通过引用的方式将其整体并入本文中。
技术领域
本发明的一个或多个实施例总体上涉及测量仪器，并且更具体地，例如涉及提供物理和/或湿度参数测量的仪器。
背景技术
建筑检查、修理或维护工作通常需要建筑检察员、承包商、房主或其他用户执行一系列检查和测量来发现、分类和量化例如湿度相关损坏或缺少保温层等的建筑问题。作为可以用于扫描检查地点来定位可以指示各种建筑问题的热异常的检查工具，红外照相机正变得越来越普遍。为了对一般定位的热异常是湿度相关还是其他问题(例如缺少保温层)分类并且为了量化经分类的问题，用户典型地必须使用独立测量装置(例如湿度计)来执行一系列测量。
然而，利用独立红外照相机和测量装置执行一系列检查和测量不仅对于必须随身携带多个独立装置且在它们之间切换的用户是不方便的，而且由于使红外照相机捕获的热异常的一般位置与后续测量应取自的特定位置相关的困难性，也难以获得快速且准确的测量。此外，红外，照相机捕获的热异常以及独立测量装置进行的后续测量不能被相关联、被查看、存档和一起存储以供未来参考和分析。
发明内容
公开了用于以整合的方式获得与场景相关的物理和/或湿度参数以及热图像的测量装置和方法的各种技术。
在一个或多个实施例中，一种测量装置包括：红外(IR)成像模块，其被配置为捕获场景的热图像；湿度传感器，其被配置为检测与外部制品相关的湿度参数；外壳，其被配置为由用户手持并且至少部分包围IR成像模块；显示器，其相对于所述外壳固定并且被配置为显示用户可见热图像；以及逻辑器件，其被配置为冻结显示器上的用户可见热图像、使指示湿度参数的第一检测的信息叠加到显示器上的冻结的用户可见热图像之上以及更新叠加的信息来指示湿度参数的第二检测。
在一个或多个实施例中，一种方法包括：捕获场景的热图像；基于所述热图像生成用户可见热图像；显示用户可见热图像；使用户可见热图像冻结；确定与外部制品相关的湿度参数的第一测量；使指示湿度参数的第一测量的信息叠加到冻结的用户可见热图像之上；确定与外部制品相关的湿度参数的第二测量；以及更新叠加的信息来指示湿度参数的第二测量。
在某些实施例中，设备进一步包括存储器，并且逻辑器件进一步被配置为捕获显示的图像并且将捕获的图像存储在存储器中，显示的图像包括显示器上的冻结的用户可见热图像以及叠加的信息。
在某些实施例中，设备进一步包括激光指向仪，其被配置为发出光束线，并且逻辑器件进一步被配置为使与光束线对准的十字准线图像叠加到显示器上的用户可见热图像之上。
本发明的范围由权利要求书限定，通过引用的方式将这部分合并于此。通过考虑下面对一个或者多个实施例的详细描述，将会向本领域技术人员提供对本发明实施例的更加完整的理解以及其中附加的优点的实现。下面将参考首先将简要描述的附图。
附图说明
图1示出了根据本公开实施例的被配置为实现在主机装置中的红外成像模块。
图2示出了根据本公开实施例的装配后的红外成像模块。
图3示出了根据本公开实施例的并置于插座上的红外成像模块的分解图。
图4示出了根据本公开实施例的包括红外传感器阵列的红外传感器组件的框图。
图5示出了根据本公开实施例的确定NUC项的各种操作的流程图。
图6示出了根据本公开实施例的相邻像素之间的差值。
图7示出了根据本公开实施例的平场校正技术。
图8示出了根据本公开实施例的图5的各种图像处理技术和应用在图像处理流水线中的其他操作。
图9示出了根据本公开实施例的时域噪声消减过程。
图10示出了根据本公开实施例的图6的图像处理流水线的几个步骤的具体的实施细节。
图11示出了根据本公开实施例的邻近像素中的空间相关的FPN。
图12示出了根据本公开实施例的包括红外传感器阵列和低压差调节器的红外传感器组件的另一种实现的框图。
图13示出了根据本公开实施例的图12的部分红外传感器组件的电路图。
图14A示出了根据本公开实施例的测量装置的正面外部视图。
图14B示出了根据本公开实施例的测量装置的顶面外部视图。
图15示出了根据本公开实施例的图14A的测量装置的框图。
图16示出了根据本公开另一个实施例的测量装置的框图。
图17示出了根据本公开实施例的测量装置的正面外部视图。
图18示出了根据本公开另一实施例的测量装置的正面外部视图。
图19示出了根据本公开另一实施例的测量装置的框图。
图20示出了根据本公开另一实施例的测量装置的正面外部视图。
图21示出了根据本公开的实施例的组合热图像和非热图像的过程的流程图。
图22示出了利用根据本公开实施例的测量装置执行测量和检查的过程的流程图。
图23示出了制造根据本公开实施例的测量装置的过程的流程图。
图24示出了根据本公开的实施例的测量装置的另一个实施例的框图。
图25A和25B分别示出了根据本公开的实施例实现的图24的湿度计的外部正面和背面侧视图。
图26是根据本公开的实施例的用户可见热图像的示例屏幕截图，其中视觉瞄准引导和湿度读数被叠加且显示以供用户查看。
图27是根据本公开的实施例的用户可见热图像的另一个示例屏幕截图，其中视觉瞄准引导和湿度读数被叠加且显示以供用户查看。
通过参考下面的详细描述，能更好地理解本发明的实施例及其优点。应当理解的是，相同的参考标号用于表示一幅或者多幅附图中的相同元件。
具体实施方式
图1示出了根据本公开实施例的被配置为实现在主机装置102中的红外成像模块100(例如，红外照相机或红外成像装置)。在一个或多个实施例中，可以根据晶圆级封装技术或其他封装技术实现小尺寸的红外成像模块100。
在一个实施例中，红外成像模块100可以被配置为实现在小型的便携式主机装置102中，例如，移动电话、平板计算装置、膝上型计算装置、个人数字助理、可见光照相机、音乐播放器或任何其他合适的移动装置。就这方面而言，红外成像模块100可以用于向主机装置102提供红外成像功能。例如，红外成像模块100可以被配置为捕获、处理和/或管理红外图像并将该红外图像提供给主机装置102以便所述主机装置102能够以任何期望的方式使用该红外图像(例如，对该红外图像进行进一步地处理、存储到存储器、显示、由在主机装置102上运行的各种应用程序使用、输出到其他装置或其他应用)。
在各种实施例中，红外成像模块100可以被配置工作在低电压电平和宽温度范围。例如，在一个实施例中，红外成像模块100可以使用约为2.4伏、2.5伏、2.8伏或更低的电压的电源工作并且可以在约-20℃至约60℃的温度范围内(例如，在约80℃的环境温度范围内提供合适的动态范围和性能)工作。在一个实施例中，通过使红外成像模块100工作在低电压电平，与其他类型的红外成像装置相比，红外成像模块100的自发热可能较少。因此，红外成像模块100可以在减少补偿这种自发热的措施的情况下工作。
如图1所示，主机装置102可以包括插座104、快门105、运动传感器194、处理器195、存储器196、显示器197和/或其他部件198。插座104可以被配置为如箭头101所示的接纳红外成像模块100。就这方面而言，图2示出了根据本公开实施例的装配在插座104中的红外成像模块100。
运行传感器194可以通过一个或多个加速度计、陀螺仪或者可用于检测主机装置102的运动的其他合适的装置来实现。处理模块160或者处理器195可对运动传感器194进行监控并且运动传感器194可向处理模块160或者处理器195提供信息，以检测运动。在各种实施例中，运动传感器194可以实现为主机装置102(如图1所示)、红外成像模块100或者附接到主机装置102或与主机装置102连接的其他装置的一部分。
处理器195可以实现为可以由主机装置102使用以执行合适的指令(例如，由存储器196提供的软件指令)的任何合适的装置(例如，可编程逻辑器件、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)或其他设备)。显示器197可用于显示捕获和/或处理的红外图像和/或其他图像、数据和信息。其他部件198可用于实现如各种应用可能期望的主机装置102的任何功能(例如，时钟、温度传感器、可见光照相机或其他部件)。另外，机器可读介质193可被配置为存储加载到存储器196并由处理器195执行的非临时性的指令。
在各种实施例中，红外成像模块100和插座104可以实施为用于大规模生产以便于大批量应用，例如，其可实施在移动电话或其他装置(例如，要求小尺寸的装置)中。在一个实施例中，当将红外成像模块100安装到插座104中时，红外成像模块100和插座104的组合所表现出的整体尺寸可以为约8.5mm×8.5mm×5.9mm。
图3示出了根据本公开实施例的并置于插座104上的红外成像模块100的分解图。红外成像模块100可以包括透镜镜筒110、外壳120、红外传感器组件128、电路板170、基座150和处理模块160。
透镜镜筒110可以至少部分地包围光学元件180(例如，透镜)，通过透镜镜筒110中的孔112在图3中部分可见该光学元件。透镜镜筒110可以包括大致呈圆柱形的延伸部114，其可用于使透镜镜筒110与外壳120中的孔122连接。
例如，红外传感器组件128可以通过安装在基板140上的盖130(例如，盖子)来实现。红外传感器组件128可以包括以阵列或其他方式实现在基板140上并由盖130覆盖的多个红外传感器132(例如，红外探测器)。例如，在一个实施例中，红外传感器组件128可以实现为焦平面阵列(FPA)。该焦平面阵列可以实现为例如真空封装的组件(例如，由盖130和基板140密封)。在一个实施例中，红外传感器组件128可以实现为晶片级封装(例如，红外传感器组件128可以是从设置在晶片上的一组真空封装组件分割出来的)。在一个实施例中，红外传感器组件128可以实现为使用约2.4伏、2.5伏、2.8伏或类似电压的电源来工作。
红外传感器132可以被配置为检测目标场景的红外辐射(例如，红外能量)，例如，包括中波红外波段(MWIR)、长波红外波段(LWIR)和/或特定实现中可能期望的其他热成像波段。在一个实施例中，可以按照晶片级封装技术来提供红外传感器组件128。
红外传感器132可以实现为例如以任何期望的阵列模式排列的微测辐射热计或其他类型热成像红外传感器，以提供多个像素。在一个实施例中，红外传感器132可以实现为像素间距为17um的氧化钒(VOx)探测器。在各种实施例中，可以使用约32×32的红外传感器阵列132、约64×64的红外传感器阵列132、约80×64的红外传感器阵列132或其他阵列尺寸。
基板140可以包括各种电路，例如，在一个实施例中，包括尺寸小于约5.5mm×5.5mm的读出集成电路(ROIC)。基板140还可以包括接合焊盘142，其可用于当如图5A、5B和5C所示装配好红外成像模块100时，与位于外壳120内表面的互补接头相接触。在一个实施例中，读出电路可以实现为具有低压差调节器(LDO)，以执行电压调节，从而减少引入到红外线传感器组件128的电源噪声，并且由此提供改进的电源抑制比(PSRR)。此外，通过将ROIC实现为具有LDO(例如，在晶圆级封装内)，可以消耗较少的管芯面积并且需要的离散管芯(或芯片)较少。
图4示出了根据本公开实施例的包括红外传感器阵列132的红外传感器组件128的框图。在示出的实施例中，红外传感器132作为ROIC 402的单元阵列的一部分。ROIC 402包括偏压产生和定时控制电路404、列放大器405、列多路复用器406、行多路复用器408和输出放大器410。输出放大器410可以将红外传感器132捕获的图像帧(例如，热图像)提供给处理模块160、处理器195和/或执行本文描述的各种处理技术的其他合适的部件。尽管图4示出的是8×8的阵列，但是在其他实施例中可以使用任何期望的阵列配置。2000年2月22日公告的美国专利No.6,028,309进一步描述了ROIC和红外传感器(例如，微测辐射热计电路)，通过引用的方式将其作为整体并入到本文中。
红外传感器组件128可以捕获图像(例如，图像帧)并且通过其ROTC以各种速率提供这些图像。处理模块160可用于对捕获的图像执行合适的处理并且可以根据任何合适的架构来实现。在一个实施例中，处理模块160可以实现为ASIC。就这方面而言，该ASIC可以被配置为高性能和/或高效率地执行图像处理。在另一个实施例中，可以利用通用中央处理单元(CPU)实现处理模块160，该通用中央处理单元可被配置为执行合适的软件指令以执行图像处理、协调并执行各个图像处理块的图像处理、协调处理模块160和主机装置102之间的接口连接、和/或其他操作。在另一个实施例中，可以利用现场可编程门阵列(FPGA)实现处理模块160。在其他实施例中，如本领域可以理解的，可以利用其他类型的处理和/或逻辑电路实现处理模块160。
在这些和其他实施例中，在合适时，还可以利用其他部件(例如，易失性存储器、非易失性存储器和/或一个或多个接口(例如，红外探测器接口、内部集成电路(I2C)接口、移动行业处理器接口(MIPI)、联合测试行动小组(JTAG)接口(例如，IEEE 1149.1标准测试访问端口和边界扫描架构)、和/或其他接口)实现处理模块160。
在某些实施例中，红外成像模块100还可以包括可用于调节红外传感器组件128捕获的红外图像帧的焦点的一个或多个致动器199。例如，致动器199可用于相对于彼此移动光学元件180、红外传感器132和/或其他部件，以根据本文描述的技术选择性地聚焦和散焦红外图像帧。致动器199可以根据任何类型的运动感应装置或机构实现，并且可以根据不同应用的需要位于红外成像模块100内部或外部的任何位置。
当将红外成像模块100装配好时，外壳120可以基本包围红外线传感器组件128、基座150和处理模块160。外壳120可以便于红外成像模块100的各个部件的连接。例如，在一个实施例中，外壳120可以提供连接各个部件的电连接件126，下面将进行进一步描述。
当将红外成像模块100装配好时，电连接件126(例如，导电路径、迹线或其他类型的连接件)可以与接合焊盘142电连接。在各种实施例中，可以将电连接件126嵌入到外壳120中、设置在外壳120的内表面和/或由外壳120提供。电连接件126可以终止在如图3所示的从外壳120的底部表面突出的连接件124中。当将红外成像模块100装配好时(例如，在各种实施例中，可以将外壳120置于电路板170上)，连接件124可以与电路板170连接。处理模块160可以通过合适的电连接件与电路板170电连接。因此，红外传感器组件128可例如通过导电路径与处理模块160电连接，所述导电路径由接合焊盘142、外壳120内表面上的辅助连接件、外壳120的电连接件126、连接件124及电路板170提供。有利的是，这种布置可在无需在红外传感器组件128和处理模块160之间设置焊线的情况下实现。
在各种实施例中，外壳120中的电连接件126可以由任何期望的材料(例如，铜或任何其他合适的导电材料)制造。在一个实施例中，电连接件126可以有助于红外成像模块100散热。
在其他实施例中可以使用其他连接。例如，在一个实施例中，传感器组件128可以经由通过焊线连接到传感器组件128并通过球栅阵列(BGA)连接到处理模块160的陶瓷板附接到处理模块160。在另一个实施例中，可以将传感器组件128直接安装到刚柔性板上并且与焊线电连接，并且可以利用焊线或BGA将处理部件160安装并连接到刚柔性板。
本文阐述的红外成像模块100和主机装置102的各个实现是为了举例的目的而提供，而不是限制。就这方面而言，本文描述的各种技术中的任何一种可应用于任何红外照相机***、红外成像器或执行红外/热成像的其他装置。
红外传感器组件128的基板140可以安装到基座150中。在各种实施例中，基座150(例如，底座)可以由例如通过金属注射成形(MIM)形成的铜制造，并且设有黑色氧化物或镀镍涂层。在各种实施例中，基座150可以根据给定应用的需要由任何期望的材料(例如锌、铝或镁)制造，并且可以通过任何期望的合适的工艺(举例来说，例如，特定应用所需的铝铸件、MIM或锌快速铸造)来形成。在各种实施例中，基座150可以实现为提供结构支撑、各个电路路径、散热性能以及当合适时的其他功能。在一个实施例中，基座150可以是至少部分地使用陶瓷材料实现的多层结构。
在各种实施例中，电路板170可以容纳外壳120，从而可以物理支撑红外成像模块100的各个部件。在各种实施例中，电路板170可以实现为印刷电路板(例如，FR4电路板或其他类型的电路板)、刚性或柔性的互连(例如，磁带或其他类型的互连)、柔性电路基板、柔性塑料基板或其他合适的结构。在各种实施例中，基座150可以实现为具有描述的电路板170的各种特征和属性，反之亦然。
插座104可以包括被配置为容纳红外成像模块100(例如，如图2所示的装配图)的腔体106。红外成像模块100和/或插座104可以包括合适的卡片、臂、销、紧固件或可用于利用摩擦、张力、粘接和/或任何其他合适的方式将红外线成像模块100固定到插座104或固定到插座104内的其他合适的接合构件。插座104可以包括当红外成像模块100***到插座104的腔体106时可以接合外壳120的表面109的接合构件107。在其他实施例中可以使用其他类型的接合构件。
红外成像模块100可以通过合适的电连接件(例如，触点、管脚、电线或任何其他合适的连接件)与插座104电连接。例如，插座104可以包括可以与红外成像模块100的相应的电连接件(例如，互连焊盘、触点、或电路板170的侧面或底面上的其他电连接件、接合焊盘142或基座150上的其他电连接件、或其他连接件)接触的电连接件108。电连接件108可以由任何期望的材料(例如，铜或任何其他合适的导电材料)制造。在一个实施例中，可以使电连接件108机械地偏置，以当红外成像模块100***到插座104的腔体106时紧贴红外成像模块100的电连接件。在一个实施例中，电连接件108可以至少部分地将红外成像模块100固定到插座104中。在其他实施例中可以使用其他类型的电连接件。
插座104可以通过相似类型的电连接件与主机装置102电连接。例如，在一个实施例中，主机装置102可以包括与穿过孔190的电连接件108连接的电连接件(例如，焊接头、咬接连接件或其他连接件)。在各种实施例中，可将该电连接件设置在插座104的侧面和/或底部。
可以利用倒装芯片技术实现红外成像模块100的各个部件，所述倒装芯片技术可以用于直接将部件安装到电路板，而无需线焊连接通常所需的额外的间隙。作为例子，倒装芯片连接可用于减少红外成像模块100的整体尺寸以在紧凑小型化的应用中使用。例如，在一个实施例中，可使用倒装芯片连接将处理模块160安装到电路板170。例如，可利用该倒装芯片配置实现红外成像模块100。
在各种实施例中，可以根据2010年7月27日提交的美国专利申请No.12/844,124和2011年3月30日提交的美国临时专利申请No.61/469,651提出的各种技术(例如，晶圆级封装技术)实现红外成像模块100和/或相关部件，通过引用的方式将它们作为主体合并到本文中。另外，根据一个或多个实施例，举例来说，例如可以根据2008年12月30日颁发的美国专利No.7,470,902、2000年2月22日颁发的美国专利No.6,028,309、2004年11月2日颁发的美国专利No.6,812,465、2006年4月25日颁发的美国专利No.7,034,301、2010年3月16日颁发的美国专利No.7,679,048、2008年12月30日颁发的美国专利7,470,904、2008年9月2日提交的美国专利申请No.12/202,880以及2008年9月2日提交的美国专利申请No.12/202,896，实现、校准、测试和/或使用红外成像模块100和/或相关部件，通过引用的方式将它们作为主体合并到本文中。
再次参考图1，在各种实施例中，主机装置102可以包括快门105。就这方面而言，当将红外成像模块安装到插座104时，可以将快门105选择性地置于插座104上(例如，如箭头103所示)。就这方面而言，例如，当没有使用快门105时，其可用于保护红外成像模块100。如本领域技术人员所理解的，快门105还可用作作为红外成像模块100的校准过程(例如，NUC过程或其他校准过程)的一部分的温度基准。
在各种实施例中，快门105可以由各种材料制造，例如，聚合物、玻璃、铝(例如，涂漆或阳极电镀的)或其他材料。在各种实施例中，快门105可包括一个或多个涂层(例如，均匀的黑体涂层或反射镀金层)以选择性地过滤电磁辐射和/或调节快门105的各种光学属性。
在另一个实施例中，可以将快门105固定在适当位置以全天候地保护红外成像模块100。在这种情况下，快门105或者快门105的一部分可以由基本上不过滤所需的红外线波长的适当的材料(举例来说，聚合物或者诸如硅、锗、硒化锌或硫系玻璃的红外透射材料)制造。在另一个实施例中，如本领域技术人员所理解的，快门可以实现为红外成像模块100的一部分(例如，位于透镜镜筒或红外成像模块100的其他部件内部或作为其一部分)。
可替换的，在另一个实施例中，不需要设置快门(例如，快门105或其他类型的外部或内部快门)，而是可以使用无快门技术执行NUC过程或其他类型的校准。在另一个实施例中，可以结合基于快门技术执行NUC过程或使用无快门技术的其他类型的校准。
可以根据2011年6月10日提交的美国临时专利申请No.61/495,873、2011年6月10日提交的美国临时专利申请61/495,879以及2011年6月10日提交的美国临时专利申请61/495,878，实现红外成像模块100和主机装置102。通过引用的方式将它们作为主体合并到本文中。
在各种实施例中，主机装置102和/或红外成像模块100的部件可以实现为本地***或部件彼此之间通过有线和/或无线网络通信的分布式***。因此，可以根据特定实现的需要通过本地和/或远端部件执行本公开确定的各种操作。
图5示出了根据本公开实施例的、确定NUC项的各种操作的流程图。在某些实施例中，可以通过对红外传感器132捕获的图像帧进行操作的处理模块160或处理器195(也通常将这二者称作处理器)执行图5的操作。
在块505，红外感应器132开始捕获场景的图像帧。通常，所述场景将是主机装置102当前位于的真实环境。就这方面而言，快门105(如果可选的设置)可以打开以允许红外成像模块从场景接收红外辐射。红外传感器132可以在图5所示的所有操作期间连续地捕获图像帧。就这方面而言，连续捕获的图像帧可用于如进一步讨论的各种操作。在一个实施例中，在图5所示的操作使用捕获的图像帧之前，可以对其进行时域滤波(例如，根据本文进一步描述的图8的块826的步骤)以及利用其他项(例如，如本文进一步描述的图8的工厂增益项812、工厂偏移项816、先前确定的NUC项817、列FPN项820和行FPN项824)进行处理。
在块510，检测到NUC过程启动事件。在一个实施例中，可以响应于主机装置102的物理运动而启动NUC过程。例如，可以通过可由处理器轮询的运动传感器194检测该运动。在一个例子中，用户可以以特定的方式(例如，通过有意地来回挥动主机装置102使其作“擦除”或“滑动”运动)移动主机装置102。就这方面而言，用户可以按照预定的速率和方向(速度)，例如，上下、左右或其他方式，移动主机装置102以启动NUC过程。在这个例子中，使用这样的移动可以允许用户直观地操作主机装置102以模拟“消减”捕获的图像帧中的噪声。
在另一个例子中，如果运动超过阈值(例如，运动超过了期望的正常使用)，可以通过主机装置102启动NUC过程。可以理解，主机装置102的任何期望类型的空间移位可用于启动NUC过程。
在又一个例子中，如果自从先前执行的NUC过程以来已经过去了最小时间，则可以通过主机装置102启动NUC过程。在另一个例子中，如果红外成像模块100自从先前执行的NUC过程以来已经经历了最小的温度变化，则可以通过主机装置102启动NUC过程。在另一个例子中，可以连续地启动并重复NUC过程。
在块515，在检测到NUC过程启动事件之后，确定是否应该实际地执行NUC过程。就这方面而言，可以基于一个或多个附加条件是否满足，选择性地启动NUC过程。例如，在一个实施例中，除非自从先前执行的NUC过程以来，已经过去了最小时间，否则不会执行NUC过程。在另一个实施例中，除非自从先前执行的NUC过程以来，红外成像模块100已经经历了最小的温度变化，否则不会执行NUC过程。在其他实施例中可以使用其他标准或条件。如果已经满足合适的标准或条件，则流程图继续到块520。否则，流程图返回到块505。
在NUC过程中，模糊图像帧可用于确定NUC项，所述NUC项可应用于捕获的图像帧以校正FPN。如所讨论的，在一个实施例中，可以通过累加运动场景的多个图像帧(例如，当场景和/或热像仪处于运动时捕获的多个图像帧)获得模糊图像帧。在另一个实施例中，可以通过使热像仪的光学元件其他部件散焦来获得模糊图像帧。
因此，在块520，提供了两种方法的选择。如果使用基于运动的方法，则流程图继续到块525。如果使用基于散焦的方法，则流程图继续到块530。
现在参考基于运动的方法，在块525，检测到运动。例如，在一个实施例中，可以基于红外传感器132捕获的图像帧检测运动。就这方面而言，可以对捕获的图像帧应用合适的运动检测方法(例如，图像配准方法、帧到帧的差分计算或其他合适的方法)以确定是否存在运动(例如，已经捕获到的是静态还是运动图像帧)。例如，在一个实施例中，可以确定连续图像帧的像素周围的像素或区域的改变是否多于用户定义的量(例如，百分比和/或阈值)。如果至少给定百分比的像素已经改变了至少用户定义的量，则可以肯定检测到了运动，从而进行到块535。
在另一个实施例中，可以在每个像素的基础上确定运动，其中，仅累加表现出发生了明显变化的像素以提供模糊图像帧。例如，可以为每个像素设置计数器，并且该计数器用于确保每个像素累加了相同数量的像素值、或用于基于每个像素实际累加的像素值的数量对像素值进行平均。可以执行其他类型的基于图像的运动检测，例如，执行拉冬(Radon)变换。
在另一个实施例中，可以基于运动传感器194提供的数据检测运动。在一个实施例中，该运动检测可以包括检测主机装置102是否在空间中沿着相对直的轨迹运动。例如，如果主机装置102正沿着相对笔直的轨迹运动，则有可能出现在成像的场景中的某些对象可能未被明显模糊(例如，场景中可能与笔直的轨迹对准或基本上平行于所述笔直的轨迹运动的对象)。因此，在该实施例中，运动传感器194检测的运动的条件是显示或不显示特定轨迹的主机装置102。
在又一个实施例中，可以使用运动检测步骤和运动传感器194。因此，使用这些各种实施例的任意一个，可以确定当至少部分场景和主机装置102彼此相对运动时(例如，由主机装置102相对于场景运动、至少部分场景相对于主机装置102运动或上述二者引起的)是否捕获每个图像帧。
可以预期的是，由于与场景运动交互的红外传感器132的热时间常数(例如，微测辐射热计热时间常数)，检测到运动的图像帧可显示出捕获的场景的某些次级模糊(例如，与场景相关的模糊的热图像数据)。
在块535，累加检测到运动的图像帧。例如，如果检测到一组连续的图像帧的运动，则可以累加该系列图像帧。作为另一个例子，如果只检测到某些图像帧的运动，则可以跳过没有运动的图像帧并且不对其进行累加。因此，可以基于检测到的运动，选择连续或不连续的一组图像帧进行累加。
在块540，对累加的图像帧进行平均以提供模糊图像帧。因为累加的图像帧是在运动期间捕获的，所以预计图像帧之间实际的场景信息将会不同，从而导致产生的模糊图像帧(块545)中的场景信息被进一步地模糊。
与此相反，在运动期间，FPN(例如，由红外成像模块100的一个或者多个部件引起的)将至少在短时间内以及至少在场景辐射的变化有限时，保持不变。因此，在运动期间捕获到的时间和空间上接近的图像帧将会具有相同的或者至少类似的FPN。因此，尽管连续图像帧中的场景信息可能会改变，但是FPN将保持基本不变。通过对运动期间捕获到的多个图像帧进行平均，所述多个图像帧将会模糊场景信息，但是不会模糊FPN。因此，块545提供的模糊图像帧中的FPN将比场景信息保持更加清楚的限定。
在一个实施例中，在块535和540中，对32个或者更多图像帧进行累加和平均。然而，任何期望数量的图像帧均可用在其他实施例中，只是随着帧的数量的减少，校正精度通常会降低。
现在参考基于散焦的方法，在块530，进行散焦操作以有意地使红外传感器132捕获的图像帧散焦。例如，在一个实施例中，一个或者多个致动器199可用于调整、移动或者平移光学元件180、红外传感器组件128和/或红外成像模块100的其他部件，以使红外传感器132捕获场景的模糊(例如，没有聚焦)图像帧。也可考虑使用其他不基于致动器的技术来有意地使红外图像帧散焦，例如，如手动(例如，用户启动的)散焦。
尽管图像帧中的场景可能会出现模糊，但是通过散焦操作，FPN(例如，由红外成像模块100的一个或者多个部件引起的)将会保持不受影响。因此，场景的模糊图像帧(块545)将会具有FPN，并且与场景信息相比，所述FPN将在所述模糊图像中保持得更加清楚。
在上面的讨论中，已经相对于单个捕获的图像帧描述了基于散焦的方法。在另一个实施例中，基于散焦的方法可包括当红外成像模块100已经被散焦时对多个图像帧进行累加，并且对散焦的图像帧进行平均以消除时域噪声的影响并在块545提供模糊图像帧。
因此，可以理解的是，既可通过基于运动的方法也可通过基于散焦的方法来在块545提供模糊的图像帧。因为运动、散焦或者上述二者均会使很多的场景信息模糊，所以可以有效地将模糊图像帧认为是原始捕获的图像帧的有关场景信息的低通滤波版本。
在块550，对模糊图像帧进行处理以确定更新的行和列的FPN项(例如，如果之前没有确定行和列的FPN项，那么更新的行和列的FPN项可以是块550的第一次迭代中的新的行和列的FPN项)。如本公开所使用的，根据红外传感器132和/或红外成像模块100的其他部件的方向，术语行和列可互换使用。
在一个实施例中，块550包括确定模糊图像帧的每一行(例如，每一行可具有其自身的空间FPN校正项)的空间FPN校正项，并且还确定模糊图像帧的每一列(例如，每一列可具有其自身的空间FPN校正项)的空间FPN校正项。这种处理可用于减少热成像仪固有的空间的且缓慢变化(1/f)的行和列FPN，其例如是由ROIC 402中的放大器的1/f噪声特征引起，所述1/f噪声特征可表现为图像帧中的垂直和水平条。
有利的是，通过利用模糊图像帧确定空间行和列的FPN，会降低将实际成像的场景中的垂直和水平物体误认为是行和列噪声的风险(例如，真实场景内容被模糊，而FPN保持不被模糊)。
在一个实施例中，可通过考虑模糊图像帧的相邻像素之间的差值来确定行和列FPN项。例如，图6示出了根据本公开实施例的相邻像素之间的差值。具体地，在图6中，将像素610与它附近的8个水平相邻像素进行比较：d0-d3在一侧，d4-d7在另一侧。可对相邻像素之间的差值进行平均，以获得示出的像素组的偏移误差的估计值。可对行或者列中的每个像素的偏移误差均进行累加，并且得到的平均值可用于校正整个行或者列。
为了防止将真实的场景数据解释为噪声，可使用上限阈值和下限阈值(thPix和-thPix)。落入该阈值范围之外的像素值(在该例子中，是像素d1和d4)不用于获得偏移误差。另外，这些阈值可限制行和列FPN校正的最大量。
2009年3月2日提交的美国专利申请No.12/396,340记载了执行空间行和列FPN校正的其他技术，通过引用的方式将其作为整体合并于本文中。
再次参考图5，将在块550中确定的更新的行和列FPN项进行存储(块552)并将其应用于(块555)块545提供的模糊图像帧。在应用这些项之后，可降低模糊图像帧中的一些空间行和列的FPN。然而，因为这些项通常应用于行和列，所以附加的FPN可保持，例如，与像素到像素的偏移或者其他原因相关的空间不相关的FPN。与单个行和列可能不直接相关的、空间不相关的FPN的邻域也可保持。因此，可进行进一步的处理以确定NUC项，下面将对其进行描述。
在块560，确定模糊图像帧中的局部反差值(例如，相邻像素或者小组像素之间的梯度边缘值或者绝对值)。如果模糊图像帧中的场景信息包括还没有被明显模糊的反差区域(例如，原始场景数据中的高反差边缘)，那么可由块560的反差确定步骤来识别该特征。
例如，可计算模糊图像中的局部反差值，或者任何其他所需类型的边缘检测步骤可应用于识别作为局部反差区域的一部分的、模糊图像中的某些像素。可以认为以这种方式标记的像素包含很高的空间频率的场景信息，可将该很高的空间频率的场景信息解释为FPN(例如，这种区域可对应于还没有被充分模糊的场景的部分)。因此，可将这些像素排除在用于进一步确定NUC项的处理之外。在一个实施例中，这种反差检测处理可依赖于高于与FPN相关的期望反差值的阈值(例如，可以认为显示出的反差值高于阈值的像素是场景信息，而认为那些低于阈值的像素显示的是FPN)。
在一个实施例中，在行和列FPN项已经应用于模糊图像帧之后，可对模糊图像帧执行块560的反差确定(例如，如图5所示)。在另一个实施例中，可在块550之前执行块560，以在确定行和列FPN项之前确定反差(例如，以防止基于场景的反差对于这些项的确定有影响)。
在块560之后，可以预期的是，残留在模糊图像帧中的任何高空间频率分量一般可归因于空间不相关的FPN。就这方面而言，在块560之后，已经将很多其他噪声或者真正需要的基于场景的信息去除或者排除在模糊图像帧之外，这是因为：对图像帧的有意地模糊(例如，通过从块520到545的运动或者散焦)、行和列FPN项的应用(块555)以及反差的确定(块560)。
因此，可以预期的是，在块560之后，任何残留的高空间频率分量(例如，显示为模糊图像帧中的反差或者差别区域)均可归因于空间不相关的FPN。因此，在块565，对模糊图像帧进行高通滤波。在一个实施例中，这可包括对模糊图像帧应用高通滤波器以从模糊图像帧中提取高空间频率分量。在另一个实施例中，这可包括对模糊图像帧应用低通滤波器，并提取低通滤波后的图像帧和没有滤波的图像帧之间的差值以获得高空间频率分量。根据本公开的各种实施例，可通过计算传感器信号(例如，像素值)和其领域之间的平均差值来实现高通滤波器。
在块570，对高通滤波后的模糊图像帧进行平场校正处理，以确定更新的NUC项(例如，如果先前没有执行NUC过程，那么更新的NUC项可以是块570的第一次迭代中的新的NUC项)。
例如，图7示出了根据本公开实施例的平场校正技术700。在图7中，可通过使用像素710的相邻像素712到726的值来确定模糊图像帧的每个像素710的NUC项。对于每个像素710来说，可基于各种相邻像素的值之间的绝对差值来确定数个梯度。例如，可确定下述像素之间的绝对差值：像素712和714之间(从左到右的对角梯度)、像素716和718之间(从上到下的垂直梯度)、像素720和722之间(从右到左的对角梯度)以及像素724和726之间(从左到右的水平梯度)。
可对这些绝对差值进行求和，以提供像素710的求和梯度。可确定像素710的权重值，所述权重值与求和梯度成反比。可对模糊图像帧的全部像素710执行该步骤，直到为每个像素710提供权重值。对于具有低梯度的区域(例如，被模糊的区域或者具有低对比度的区域)来说，权重值将会接近1。相反，对于具有高梯度的区域来说，权重值将会为0或者接近0。由高通滤波器估计的NUC项的更新值与权重值相乘。
在一个实施例中，通过将一定量的时间衰减应用到NUC项确定步骤，能够进一步地降低将场景信息引入到NUC项的风险。例如，可选择位于0和1之间的时间衰减因子λ，这样存储的新的NUC项(NUCNEW)是旧的NUC项(NUCOLD)和估计的更新的NUC项(NUCUPDATE)的加权平均值。在一个实施例中，这可表示为：NUCNEW＝λ·NUCOLD+(1-λ)·(NUCOLD+NUCUPDATE)。
尽管已经描述了根据梯度来确定NUC项，但是适当的时候也可使用局部反差值来代替梯度。也可使用其他技术，例如，标准偏差计算。可执行其他类型的平场校正步骤以确定NUC项，包括：例如2000年2月22日颁发的美国专利No.6,028,309；2004年11月2日颁发的美国专利No.6,812,465；以及2008年5月5日提交的美国专利申请No.12/114,865所记载的各种步骤。通过引用的方式将上述文献作为整体合并于本文中。
再次参考图5，块570可包括对NUC项的附加处理。例如，在一个实施例中，为了保留场景信号的平均值，可通过从每个NUC项中减去NUC项的平均值来将全部NUC项的和归一化到0。同样的地，在块570，为了避免行和列噪声影响NUC项，可从每行和列的NUC项中减去每行和列的平均值。因此，使用在块550确定的行和列FPN项的行和列FPN滤波器可以更好地过滤掉将NUC项应用到捕获的图像之后(例如，在块580所进行的步骤，本文将对此作进一步地描述)的进一步的迭代中(例如，如图8所详细示出的)的行和列噪声。就这方面而言，行和列FPN滤波器通常可使用更多的数据来计算每行和每列的偏移系数(例如，行和列的FPN项)，并且与基于高通滤波器来捕获空间上不相关的噪声相比，可从而由此提供更加可靠的、用于减少空间相关的FPN的可选项。
在块571-573，可以可选地对更新的NUC项执行附加高通滤波和进一步的确定处理以消除空间相关的FPN，所述空间相关的FPN具有比先前由行和列FPN项消除的空间频率更低的空间频率。就这方面而言，红外传感器132或者红外成像模块100的其他部件的一些变化可产生空间相关的FPN噪声，所产生的空间相关的FPN噪声不能被轻易建模为行或者列噪声。这种空间相关的FPN可包括例如对辐射度的响应与相邻的红外传感器132不同的传感器封装或者红外传感器132组上的窗样缺损。在一个实施例中，可使用偏移校正来减少这种空间相关的FPN。如果这种空间相关的FPN的数量很多，则也可在模糊图像帧中检测到噪声。由于这种类型的噪声可影响相邻像素，具有很小内核的高通滤波器可能不能检测到相邻像素中的FPN(例如，高通滤波器使用的全部值可从与受到影响的像素附近的像素中提取，从而可被同样的偏移误差影响)。例如，如果使用小的内核执行块565的高通滤波(例如，只考虑落入受到空间相关的FPN影响的像素的附近范围中的紧邻的像素)，则可能不能检测到广泛分布的空间相关的FPN。
例如，图11示出了根据本公开实施例的、附近像素中的空间相关的FPN。如采用样本的图像帧1100所示，像素11001110的附近的像素可表现出空间相关的FPN，所述空间相关的FPN不准确地与单个行和列相关，并且分布于附近的多个像素(例如，在该例子中，附近的像素约为4*4的像素)。采样的样本图像帧1100还包括一组像素1120和一组像素1130，所述像素1120表现出在滤波计算中没有使用的基本上均匀的响应，所述像素1130用于估计附近像素1110的低通值。在一个实施例中，像素1130可以是可由分为2除尽2个的多个像素，以便于效率的硬件或者软件的有效计算。
再次参考图5，在块571-573，可以可选地对更新的NUC项执行附加高通滤波和进一步的确定处理，以消除空间相关的FPN，例如，像素1110表现出的空间相关的FPN。在块571，将在块570确定的更新的NUC项应用到模糊图像帧。因此，此时，模糊图像帧将会已经用于初步校正空间相关的FPN(例如，通过在块555应用更新的行和列FPN)，并且也用于初步校正空间不相关的FPN(例如，通过在块571应用更新的NUC项)。
在块572，应用另一高通滤波器，该高通滤波器的核比块565中使用的高通滤波器的核大，并且可在块573确定进一步更新的NUC项。例如，为了检测像素1110中存在的空间相关的FPN，在块572应用的高通滤波器可包括来自像素的足够大的相邻区域的数据，从而能够确定没有受到影响的像素(例如，像素1120)和受到影响的像素(例如，像素1110)之间的差值。例如，可使用具有大核的低通滤波器(例如，远大于3×3像素的N×N内核)，并且可减去得到的结果以进行适当的高通滤波。
在一个实施例中，为了提高计算效率，可使用稀疏内核，从而仅使用N×N附近区域内的较少数量的相邻像素。对于任何给定的使用较远的相邻像素的高通滤波器操作(例如大核)来说，存在将实际的(可能模糊的)场景信息建模为空间相关的FPN的风险。因此，在一个实施例中，可将用于在块573确定的更新的NUC项的时间衰减因子λ设置为接近1。
在各种实施例中，可重复块571-573(例如，级联)，以利用递增的核尺寸迭代地执行高通滤波，从而提供进一步更新的NUC项，所述进一步更新的NUC项用于进一步校正需要的相邻区域尺寸的空间相关的FPN。在一个实施例中，可根据通过块571-573的先前操作的更新的NUC项是否已经将空间相关的FPN真正地消除，来作出是否执行这种迭代的决定。
在块571-573完成之后，作出关于是否将更新的NUC项应用到捕获的图像帧的决定(块574)。例如，如果整个图像帧的NUC项的绝对值的平均值小于最小的阈值，或者大于最大的阈值，则可认为该NUC项是假的或者不能提供有意义的校正。可选地，可将阈值标准应用到各个像素，以确定哪些像素接收到更新的NUC项。在一个实施例中，阈值可对应于新计算的NUC项和先前计算的NUC项之间的差值。在另一个实施例中，阈值可独立于先前计算的NUC项。可应用其他测试(例如，空间相关性测试)以确定是否应该应用该NUC项。
如果认为NUC项是假的或者不能提供有意义的校正，则流程图返回到块505。否则，存储最新确定的NUC项(块575)以替代先前的NUC项(例如，由图5中先前执行的迭代确定)，并将所述最新确定的NUC项应用到(块580)捕获的图像帧。
图8示出了根据本公开实施例的应用在图像处理流水线800中的图5的各种图像处理技术和其他操作。就这方面而言，流水线800标识了在用于校正红外成像模块100提供的图像帧的全部迭代图像的处理方案的情况下图5的各种操作。在某些实施例中，可由对通过红外传感器132捕获的图像帧进行操作的处理模块160或者处理器195(也通常将这二者称作处理器)来提供流水线800。
可将红外传感器132捕获的图像帧提供给帧平均器804，所述帧平均器804求多个图像帧的积分以提供具有改进的信噪比的图像帧802。可通过红外传感器132、ROIC 402以及实现为支持高图像捕获速率的红外传感器组件128的其他部件来有效地提供帧平均器804。例如，在一个实施例中，红外传感器组件128可以以240Hz的帧率(例如，每秒240幅图像)来捕获红外图像帧。在该实施例中，例如可通过使红外传感器组件128工作在相对较低的电压(例如，与移动电话的电压相兼容)，以及通过使用相对较小的红外传感器132阵列(例如，在一个实施例中，为64×64的红外传感器阵列)，来实现这样高的帧率。
在一个实施例中，可以以较高的帧率(例如，240Hz或者其他帧率)将这种来自红外传感器阵列128的红外图像帧提供给处理模块160。在另一个实施例中，红外传感器组件128可以在较长的时间段或者多个时间段进行积分，从而以较低的帧率(例如，30Hz、9Hz或者其他帧率)将积分后的(例如，取平均后的)红外图像帧提供给处理模块160。有关可用于提供较高图像捕获速率的实现方案的详细信息可在本文之前引用过的美国临时专利申请No.61/495,879中找到。
图像帧802继续通过流水线800，在流水线800中它们通过各种项被调整、被时域滤波、被用于确定各种调整项和增益补偿。
在块810和814，将工厂增益项812和工厂偏移项816应用于图像帧802，以分别补偿在制造和测试期间所确定的各种红外传感器132和/或红外成像模块100的其他部件之间的增益和偏移差。
在块580，将NUC项817应用于图像帧802，以如上所述地校正FPN。在一个实施例中，如果还没有确定NUC项817(例如，在已经启动NUC过程之前)，则可能不会执行块580，或者可将初始值用于不会导致图像数据改变的NUC项817(例如，每个像素的偏移值将等于0)。
在块818到822，分别将列FPN项820和行FPN项824应用到图像帧802。如上所述可根据块550来确定列FPN项820和行FPN项824。在一个实施例中，如果还没有确定列FPN项820和行FPN项824(例如，在已经启动NUC过程之前)，则可能不会执行块818和822，或者可将初始值用于不会导致图像数据改变的列FPN项820和行FPN项824(例如，每个像素的偏移值将等于0)。
在块826，根据时域噪声消减(TNR)方法对图像帧802执行瞬时滤波。图9示出了根据本公开实施例的TNR方法。在图9中，对当前接收到的图像帧802a和先前时域滤波后的图像帧802b进行处理以确定新的时域滤波后的图像帧802e。图像帧802a和802b包括分别以像素805a和805b为中心的局部相邻像素803a和803b。相邻像素803a和803b对应于图像帧802a和802b内的相同位置，并且是图像帧802a和802b全部像素的子集。在示出的实施例中，相邻像素803a和803b包括5×5像素的区域。其他尺寸的相邻像素可用于其他实施例中。
确定相邻像素803a和803b中对应的像素的差值并对其求平均，以为对应于像素805a和805b的位置提供平均变量值805c。平均变量值805c可用于在块807中确定权重值，以将其应用到图像帧802a和802b的像素805a和805b。
在一个实施例中，如图形809所示，在块807确定的权重值可与平均变量值805c成反比，以使得当相邻像素803a和803b之间差别较大时，权重值迅速的降低到0。就这方面而言，相邻像素803a和803b之间较大差别可表示场景内(例如，由于运动)已经发生了变化，并且在一个实施例中，可对像素802a和802b进行适当的加权，以避免在遇到帧到帧的场景改变时引入模糊。权重值和平均变量值805c之间的其他相关可用于其他实施例中。
在块807确定的权重值可用于像素805a和805b，以确定图像帧802e的相应像素805e的值(块811)。就这方面而言，像素805e可具有像素805a和805b的加权平均值(或者其他组合)，取决于在块807确定的平均变量值805c和权重值。
例如，时域滤波后的图像帧802e的像素805e可能是图像帧802a和802b的像素805a和805b的加权和。如果像素805a和805b之间的平均差别是由于噪声引起的，那么可以预期的是，相邻像素805a和805b之间的平均变化将会接近于0(例如，对应于不相关的变化的平均值)。在这种情况下，可以预期的是，相邻像素805a和805b之间的差值的和将会接近于0。在这种情况下，可对图像帧802a的像素805a进行适当的加权，以有助于产生像素805e的值。
然而，如果该差值的和不为0(例如，在一个实施例中，甚至仅与零相差很小的量)，那么可将变化解释为是由运动引起的，而不是由噪声引起的。因此，可基于相邻像素805a和805b所表现出的平均值的变化来检测运动。在这种情况下，可对图像帧802a的像素805a施加较重的权重，而对图像帧802b的像素805b施加较轻的权重。
其他实施例也是可以考虑的。例如，尽管描述的是根据相邻像素805a和805b来确定平均变量值805c，但是在其他实施例中，可根据任何期望的标准(例如，根据单个像素或者其他类型的由一系列像素组成的像素组)来确定平均变量值805c。
在上面的实施例中，已经将图像帧802a描述为当前接收到的图像帧，并且已经将图像帧802b描述为先前经过时域滤波后的图像帧。在另一个实施例中，图像帧802a和802b可以是红外成像模块100捕获到的还没有经过时域滤波的第一和第二图像帧。
图10示出了与块826所执行的TNR方法有关的进一步实施细节。如图10所示，分别将图像帧802a和802b读入到行缓冲器1010a和1010b，并且在将图像帧802b(例如，先前图像帧)读入到行缓冲器1010b之前，可将其存储到帧缓冲器1020中。在一个实施例中，可由红外成像模块100和/或主机装置102的任何合适的部件提供的一块随机存储器(RAM)来实现行缓冲器1010a-b和帧缓冲器1020。
再次参考图8，可将图像帧802e传送到自动增益补偿块828，其对图像帧802e进行进一步地处理，以提供可由主机装置102根据需要使用的最终图像帧830。
图8进一步地示出了用于如所讨论地确定行和列FPN项以及NUC项所执行的各种操作。在一个实施例中，这些操作可使用如图8所示的图像帧802e。因为已经对图像帧802e进行了时域滤波，所以可消除至少某些时域噪声，从而不会不经意地影响对行和列FPN项824和820以及NUC项817的确定。在另一个实施例中，可使用非时域滤波的图像帧802。
在图8中，图5的块510、515和520集中地表示在一起。如所讨论的，可响应于各种NUC过程启动事件以及基于各种标准或者条件来选择性地启动或者执行NUC过程。还如所讨论的，可根据基于运动的方法(块525、535和540)或者基于散焦的方法(块530)来执行NUC过程，以提供模糊的图像帧(块545)。图8进一步地示出了先前所讨论的关于图5的各种附加块550、552、555、560、565、570、571、572、573和575。
如图8所示，行和列FPN项824和820以及NUC项817可以被确定并且以迭代的方式应用，从而使用已经应用了先前项的图像帧802来确定更新的项。因此，图8的所有步骤可重复地更新，并应用这些项以连续地减少将要被主机装置102使用的图像帧830中的噪声。
再次参考图10，其示出了图5和图8中与流水线800有关的各种块的详细的实施细节。例如，将块525、535和540显示为以流水线800接收的图像帧802的正常帧率操作。在图10所示的实施例中，将在块525所做的决定表示为决定菱形，其用于确定给定图像帧802是否已经充分地改变，从而可以认为其是这样的图像帧：如果将图像帧加入到其他图像帧中，该图像帧将会增强模糊，因此将该图像帧进行累加(在该实施例中，通过箭头来表示块535)和平均(块540)。
同样的在图10中，将对列FPN项820的确定(块550)显示为以更新速率操作，在该例子中，由于在块540执行的平均处理，该更新速率为传感器帧率(例如，正常帧率)的1/32。其他更新速率可用于其他实施例中。尽管图10仅标识出了列FPN项820，但是可以以相同的方式、以降低的帧率来实现行FPN项824。
图10还示出了与块570的NUC确定步骤有关的进一步实施细节。就这方面而言，可将模糊图像帧读入到行缓冲器1030(例如，由红外成像模块100和/或主机装置102的任何合适的部件提供的一块RAM来实现)。可在模糊图像帧上执行图7的平场校正技术700。
鉴于本公开的内容，应当理解的是，本文描述的方法可用于消除各种类型的FPN(例如，包括很高幅度的FPN)，例如，空间相关的行和列FPN以及空间不相关的FPN。
其他实施例也是可以考虑的。例如，在一个实施例中，行和列FPN项和/或NUC项的更新速率可与模糊图像帧中的估计的模糊量成反比和/或与局部反差值(例如，在块560确定)的大小成反比。
在各种实施例中，描述的技术优于传统的基于快门的噪声校正技术。例如，通过使用无快门的过程，不需要设置快门(例如，如快门105)，从而可以减少尺寸、重量、成本和机械复杂度。如果不需要机械的操作快门，还可降低提供给红外成像模块100或者由红外成像模块100产生的功率和最大电压。通过将作为潜在的故障点的快门去除，将会提高可靠性。无快门的过程还消除了由通过快门成像的场景的暂时性封锁所引起的潜在的图像中断。
同样地，通过有意地使用从真实场景(不是快门提供的统一场景)捕获的模糊图像帧来校正噪声，可对图像帧进行噪声校正，所述图像帧的辐射水平与期望被成像的真实场景的辐射水平类似。这能够改进根据各种描述的技术所确定的噪声校正项的精度和效率。
如所讨论的，在各种实施例中，红外成像模块100可以被配置为工作在低电压。特别的，可以利用被配置为工作在低电压的电路和/或根据允许红外成像模块100连续并有效的实现在各种类型的主机装置102(例如，移动装置和其他装置)中的其他参数来实现红外成像模块。
例如，图12示出了根据本公开实施例的包括红外传感器132和低压差调节器的红外传感器组件的另一个实现的框图。如所示出的，图12还示出了各个部件1202、1204、1205、1206、1208和1210，这些部件可以以与之前描述的图4的相应部件相同或相似的方式实现。图12还示出了可用于调节提供给红外传感器132的一个或多个偏压(例如，以补偿温度的变化、自热和/或其他因素)的偏压校正电路1212。
在某些实施例中，LDO 1220可以作为红外传感器组件128的一部分(例如，位于同一芯片和/或ROIC的晶圆级封装上)。例如，LDO 1220可以作为具有红外线传感器组件128的FPA的一部分。如所讨论的，这种实现可以减少引入到红外传感器组件128的电源噪声，从而提供改进的PSRR。此外，通过将ROIC实现为具有LDO，可以消耗较少的管芯面积并且需要较少的离散管芯(或芯片)。
LDO 1220接收电源1230通过电源线1232提供的输出电压。LDO 1220通过电源线1222向红外传感器组件128的各个部件提供输出电压。就这方面而言，LDO 1220可以响应于从电源1230接收到的单个输入电压向红外传感器组件128的各个部件提供基本上相同的稳定电压。
例如，在某些实施例中，电源1230可以提供的输入电压的范围为约2.8伏至约11伏(例如，在一个实施例中，约为2.8伏)，并且LDO 1220可以提供的输出电压的范围为约1.5伏至约2.8伏(例如，在一个实施例中，约为2.5伏)。就这方面而言，LDO 1220可用于提供一致的稳定输出电压，而不管电源1230是实现为具有约9伏至约11伏的常规电压范围，还是诸如约2.8伏的低压。因此，虽然为输入和输出电压提供了各种电压范围，但是可以预期的是，尽管输入电压发生改变，但是LDO 1220的输出电压将保持固定。
与FPA的常规电源实现相比，将LDO 1220实现为红外传感器组件128的一部分提供了各种优势。例如，常规的FPA通常依赖于多个电源，可以将每个电源分别提供给FPA并且分别分配给FPA的各个部件。通过利用LDO 1220调节单个电源1230，可以将合适的电压分别提供给(例如，为了减少可能的噪声)到红外传感器组件128的所有部件，这样就降低了复杂性。使用LDO 1220还允许红外传感器组件128以一致的方式工作，即使电源1230的输入电压1230发生变化(例如，如果电池或用作电源1230的其他类型的装置充电或放电而导致输入电压增加或减少)。
在图12中示出的红外传感器组件128的各个部件也可以实现为比常规装置工作在较低的电压。例如，如所讨论的，LDO 1220可实现为提供低电压(例如，约2.5伏)。与此相反，多个较高电压通常用于为常规的FPA供电，例如：用于为数字电路供电的约3.3伏特至约5伏；用于为模拟电路供电的约3.3伏；以及用于为负载供电的约9伏至约11伏。此外，在某些实施例中，使用LDO 1220可以减少或消除对提供给红外传感器组件128的单独的负参考电压的需要。
参考图13，可以进一步地理解红外传感器组件128的低电压工作的其它方面。图13示出了根据本公开实施例的图12的部分红外传感器组件128的电路图。特别的，图13示出了连接到LDO 1220和红外传感器132的偏压校正电路1212的附加部件(例如，部件1326、1330、1332、1334、1336、1338和1341)。例如，根据本公开的实施例，偏压校正电路1212可用于补偿偏压依赖于温度的变化。参考2010年3月16日颁发的美国专利No.7,679,048标识的类似部件，可以进一步地理解这些附加部件的操作，通过引用的方式将其作为整体并入到本文中。也可以根据2004年11月2日颁发的美国专利No.6,812,465标识的各个部件实现红外传感器组件128，通过引用的方式将其作为整体并入到本文中
在各种实施例中，如图13所示，可以在全局阵列的基础上实现部分或全部偏压校正电路1212(例如，用于使所有的红外传感器132集中在阵列中)。在其他实施例中，部分或全部偏压校正电路1212可以实现为单个传感器偏压(例如，全部或部分地复制每个红外传感器132)。在某些实施例中，偏压校正电路1212和图13的其他部件可以实现为ROIC 1202的一部分。
如图13所示，LDO 1220沿着一条电源线1222向偏压校正电路1212提供负载电压Vload。如所讨论的，在某些实施例中，与可用作常规红外成像装置的负载电压的约9伏至约11伏的较高电压相比，Vload可以约为2.5伏。
基于Vload，偏压校正电路1212在节点1360提供传感器偏压Vbolo。可以通过合适的开关电路1370(例如，图13中的虚线所表示的)将Vbolo分配给一个或多个红外传感器132。在某些例子中，可以根据本文之前引用的美国专利No.6,812,465和7,679,048标识的合适的部件实现开关电路。
每个红外传感器132都包括通过开关电路1370接收Vbolo的节点1350和可以接地的另一个节点1352、基板和/或负参考电压。在某些实施例中，节点1360上的电压可以与在节点1350提供的电压Vbolo基本上相同。在其他实施例中，可以调整节点1360的电压以补偿与开关电路1370和/或其他因素有关的可能的压降。
与通常用于常规的红外传感器偏压的电压相比，Vbolo可以实现为较低的电压。在一个实施例中，Vbolo可以处于约0.2伏至约0.7伏的范围。在另一个实施例中，Vbolo可以处于约0.4伏至约0.6伏的范围。在另一个实施例中，Vbolo可以约为0.5伏。与此相反，常规的红外传感器通常使用约1伏的偏压。
与常规的红外成像装置相比，根据本公开的使用较低的偏压的红外传感器132使得红外传感器组件128表现出显著降低的功耗。特别的，每个红外传感器132的功耗按偏压的平方减小。因此，例如从1.0伏到0.5伏的降低使功耗显著降低，特别是当应用到红外传感器阵列中的许多红外传感器132时。该功耗的降低还可以导致红外传感器组件128的自热减少。
根据本公开另外的实施例，提供了用于减少由工作在低电压的红外成像装置提供的图像帧中的噪声的影响的各种技术。就这方面而言，当如所描述的当红外传感器组件128工作在低电压时，如果不对噪声、自热和/或其它现象进行校正，其就在由红外传感器组件128提供的图像帧中表现得更加明显。
例如，参考图13，当LDO 1220以本文描述的方式将Vload保持在低电压时，Vbolo也将保持在其相应的低电压并且可以减小其输出信号的相对尺寸。因此，噪声、自热和/或其他现象可以对从红外传感器132读出的较小的输出信号产生更大的影响，从而导致输出信号发生变化(例如，错误)。如果不校正，这些变化可以表现为图像帧中的噪声。此外，尽管低电压操作可以降低某些现象(例如，自热)的总量，但是，较小的输出信号可以允许剩余误差源(残留的自热)在低电压工作期间对输出信号产生不成比例的影响。
为了补偿这种现象，可以利用各种阵列尺寸、帧率和/或帧平均技术来实现红外传感器组件128、红外成像模块100和/或主机装置102。例如，如所讨论的，考虑将各种不同的阵列尺寸用于红外传感器132。在某些实施例中，可以将红外传感器132实现为阵列尺寸范围从32×32至160×120的红外传感器132。其他示例性的阵列尺寸包括80×64、80×60、64×64以及64×32。可以使用任何需要的阵列尺寸。
有利的是，当将红外传感器组件128实现为这种相对小型的阵列尺寸时，红外传感器组件128可以在无需对ROIC和相关电路作出很大修改的情况下，以相对高的帧率提供图像帧。例如，在某些实施例中，帧率的范围可以从约120Hz至约480Hz。
在某些实施例中，可以使阵列大小和帧率相对于彼此之间缩放(例如，以成反比的方式或相反以成正比的方式)，以便将较大的阵列实现为具有较低的帧率而将较小的阵列实现为具有较高的帧率。例如，在一个实施例中，160×120的阵列具有的帧率约为120Hz。在另一个实施例中，80×60的阵列具有约为240Hz的相应的较高的帧率。还可以考虑其他帧率。
通过相对于彼此之间缩放阵列的尺寸和帧率，无论实际的FPA阵列尺寸或帧率为多少，FPA阵列的行和/或列的特定读出定时都可以保持一致。在一个实施例中，每行或列的读出定时可以是约63微秒。
如之前对图8的讨论，可以将红外线传感器132捕获的图像帧提供给帧平均器804，帧平均器804对多个图像帧求积分以提供具有较低的帧率(例如，约30Hz、约60Hz或其他帧率)和改进的信噪比的图像帧802(例如，处理后的图像帧)。特别的，通过对相对较小的FPA阵列提供的高帧率的图像帧进行平均，可以有效地平均掉和/或显著地减少由于低电压工作而在图像帧802中产生的图像噪声。因此，红外传感器组件128可以工作在由如上所述的LDO提供的相对低的电压，而不受由帧平均器804处理后所产生的图像帧802中的附加噪声和相关的副作用的影响。
还可以考虑其他实施例。例如，尽管示出了单个阵列的红外传感器132，可以预期的是，多个这种阵列可以一起使用以提供更高分辨率的图像帧(例如，场景可以通过多个这样的阵列成像)。可以将这种阵列设置在多个红外线传感器组件128中和/或设置在在相同的红外传感器组件128中。每个这种阵列可以如所描述的工作在低电压，并且还可以设有相相关的ROIC电路以便每个阵列仍然可以工作在相对高的帧率。通过这种阵列提供的高帧率的图像帧可以由共享或专用帧平均器804平均，以减少和/或消除与低电压工作相关的噪声。因此，工作在低电压时仍然能够获得高分辨率的红外图像。
在各种实施例中，可以将红外传感器组件128实现为合适的尺寸，以允许红外成像模块100可以配合小型插座104(例如，用于移动装置的插座)使用。例如，在某些实施例中，可以将红外传感器组件128实现为尺寸范围为约4.0mm×4.0mm至约5.5mm×约5.5mm(例如，在一个实施例中，为约4.0×约5.5mm)的芯片尺寸。可以将红外传感器组件128实现为该尺寸或其他合适的尺寸，以允许与实现为各种尺寸的插座104配合使用，例如：8.5mm×8.5mm、8.5mm×5.9mm、6.0mm×6.0mm、5.5mm×5.5mm、4.5mm×4.5mm和/或其他插座尺寸，举例来说，例如，本文之前引用的美国临时专利申请No.61/495,873的表1确定的那些尺寸。
本公开的一个或多个实施例针对可以由电工或其他用户方便地携带到工作地点的测量装置，该用户使用该测量装置以综合的方式执行测量和检查，而无需要求用户使用多个不同的装置。例如，进行电气安装工作的电工或其他用户可以使用一个或多个实施例的测量装置来精确地测量电线安装位置的各种距离或跨距以确定需要的电线的长度、检查引线卷轴以检查卷轴上的电线是否足够长以及在将电线安装到安装位置之前检查切割的电线的长度。在安装完电线和/或其他电气部件之后，用户还可以使用测量装置检查与电线和/或其他电气部件相关的各种电参数以检测和/或诊断电气故障。另外，电工或其他用户可以利用测量装置查看场景的热图像，以例如方便地定位和/或识别潜在的电气故障。
转到图14A-15中，现在将描述根据本公开的各种实施例中的测量装置1400(例如，测量设备、仪表或仪器)。例如，测量装置1400可以由电工和其他人使用以在现场工作时执行各种任务。这样的任务可包括，例如，安装电气***、检查电气***和/或执行一系列电气测量、安装和检测任务时的其他任务。一个或多个实施例的测量装置1400通过提供方便形式的参数、各种集成和协作测量和检查能力(例如，距离测量、电线长度测量、电参数测量和/或热成像能力)，可有利地帮助电工和其他人员。
图14A-14B示出了根据本公开的实施例的测量装置1400的各种外视图。更具体地，图14A和图14B分别示出了测量装置1400的正面视图和顶面视图。可以将测量装置1400的各个部件设置在外壳1402上或内部(例如，完全封闭在外壳内，基本上封闭在外壳内和/或部分封闭在外壳内)。当携带或使用(例如，在现场操作期间)时，外壳1402可适于用户(例如，电工)手持或以其他方式便于用户操纵。如所示出的，在一个实施例中，外壳1402的尺寸和形状可以与电工通常携带到工作地点的传统的万用表类似。在另一个实施例中，外壳1402可包括允许用户方便地握住外壳1402的手柄或其他突起(例如，***式握把)。然而，应当指出的是，外壳1402一般可以是适于方便地现场使用的任何尺寸和/或形状，并且不必限于允许单手使用的形状。
在一个实施例中，测量装置1400可以包括设置在外壳1402内或其上的多个电端子1404(例如，包括如1404A-1404D标识的一个或多个电端子)、光发射器1406、传感器1408、红外成像模块1416、显示器1418、用户控制器1422和/或显示器1424。图14A-14B示出的各个部件的位置仅是为了用于解释的目的，并且可以根据需要或为了适于测量装置1400的特定应用，可以将本文标识的各个部件设置在外壳1402内或其上的任何其他位置。例如，在其他实施例中，如果外壳1402的侧面或底面更加便于测量装置1400的使用和/或制造，则可以将全部或部分的多个端子1404设置在该位置。可以理解的是，在不背离本公开的范围和精神的情况下，基于测量装置1400的特定应用的需要，测量装置1400的一个或多个部件可以彼此合并和/或省略。
现在参考图15，其示出了根据本公开实施例的测量装置1400的框图。测量装置1400可以包括距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514、存储器1520和/或附加部件1526。可以利用被配置为执行本文所述的各种操作的模拟和/或数字电路的任何合适的组合来实现距离测量电路1510、长度测量电路1512和电气仪表电路1514。
在一个实施例中，可以由模拟电路执行各种测量操作。在另一个实施例中，可以由模拟电路执行某些操作，并将模拟信号转换为数字信号(例如，利用模数转换器(DAC)或其他采样技术)以由数字电路作进一步的处理。在又一个实施例中，可以将从数字电路输出的数字信号转换回模拟信号(例如，利用数模转换器或DAC)以作进一步的处理。
在某些实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512或电气仪表电路1514的数字电路部分可以实现为专门被配置为高性能和/或高效率地执行本文所述的测量操作的专用集成电路(ASIC)。在其他实施例中，可以利用被配置为执行合适的软件指令以执行本文所述的各种操作的通用中央处理单元(CPU)、微控制器、数字信号处理(DSP)设备或其它处理器来实现数字电路部分。
在某些实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512和电气仪表电路1514可以实现在单个芯片、模块、封装、或电路板，和/或可以共享某些通用子组件。例如，可以将距离测量电路1510、长度测量电路1512和电气仪表电路1514全部设置在单个芯片中，并且共享通用子组件，例如ADC、DAC或I/O逻辑电路。在另一个例子中，单个通用处理器可用于实现所有三个部件的数字电路部分，并且可以被配置为选择性地执行三个不同的软件模块，每个软件模块被配置为使处理器执行对应于测量操作的合适的处理。在其他实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512和电气仪表电路1514中的至少一个可以与其他电路相分离地实现在芯片、模块或封装中。
距离测量电路1510可以通信地(例如，通过合适的电路板迹线、总线、电线、电缆、带状连接器和/或适于传送模拟和/或数字信号的其他连接件)耦合到光发射器1406和传感器1408。距离测量电路1510可被配置为通过利用光发射器1406发射光束并利用传感器1408检测目标1542反射的光束，确定测量装置1400到目标1542的距离。例如，图15示出了向目标1542发射的光束所经过的路径1544和反射回传感器1408的发射的光束所经过的路径1544。光束可作为一个或多个脉冲、连续束、经过调制以编码脉冲的光束、和/或适于基于目标反射的光束确定距离1546的其他光学传输来传输。在某些实施例中，可以使用传统的飞行时间的距离计算技术或相移检测技术来确定距离1548。因此，距离测量电路1510可以包括模拟和数字电路的任何合适的组合和/或被配置为实现合适的距离计算技术的硬件和软件的任何合适的组合。可以周期性或响应于用户的输入(例如，当用户按下用户控制器1422的按钮时)而传输光束。
在一个实施例中，可以利用适于响应于距离测量电路1510的合适的控制信号而操作的激光器(例如，激光二极管)来实现光发射器1406。在这个实施例中，可以利用对对应于激光器的波段的激光敏感的光检测器来实现传感器1408。在其他实施例中，其他光学光源可用于实现光发射器1406，并且使用适于所使用的光学光源的类型的光检测器来实现传感器1408。举例来说，这些光学光源可以包括：可见光光源；近、中和/或远红外光源；和/或其他非可见光光源。因此，可以使用可以适于测量装置1400的特定应用和/或根据该特定应用的需要的光发射器来实现光发射器1406。非光学的发射器和检测器也是可以考虑的，并且包括在本公开的范围和精神内。例如，足以进行短程距离测量的应用的超声波发射器和相应的超声波检测器可以代替光发射器和检测器来用于距离测量。
在一个实施例中，光发射器1406可以被配置为当测量装置1400用于距离测量时(例如，置于距离测量模式)，发送连续光束。该光束可以产生光脉冲和/或光束将到达(例如，指定碰撞点的激光点)的可见指示，从而有助于用户对准目标对象上的光脉冲和/或光束。在该实施例中，可以适当地调节或改变光束以对光脉冲、振幅调制、频率调制或者光束的其他调制进行编码。在另一个实施例中，单独的光发射器可用于提供冲击点的可视指示。
长度测量电路1512可以电耦合(例如，使用电路板迹线、电缆、电线和/或具有用于期望的测量的装置1400的应用的足够的额定功率的其他合适的电通路)到一个或多个端子1404，并且被配置为通过一个或多个端子1404确定电连接到所述长度测量电路1512的电线或电缆的近似长度。类似的，电气仪表电路1514可以电耦合到一个或多个端子1404，并且被配置为通过一个或多个端子1404确定电连接到所述电气仪表电路1514的外部制品(例如，电气/电子装置、部件、电路板、电线、电缆、迹线和/或其他电气/电子制品)的各种电参数(例如，电压、电流、电阻、电容或其他参数)。
就这方面而言，在一个或多个实施例中的端子1404可适于形成与外部电线、电缆或其他制品的电连接。例如，在一个或多个实施例中，端子1404可包括用于电连接到外部电线、电缆或其他制品的合适的连接部件(例如，插孔、插座、插头、销、夹子、螺钉或其他合适的电气/电子连接器)。在一个实施例中，端子1404可包括被配置为可***地和/或可释放地容纳合适的测试引线1530的合适的连接部件。在某些实施例中，测试引线1530可包括标准插头、或一端为其他类型的连接器和/或另一端为夹子(例如，弹簧夹)或探针的其他类型的连接器。适当设计的测试引线1530也是可以考虑的。
在一个实施例中，每个端子1404可以是有线连接的并且被配置为特定类型的输入端子。例如，端子1404A可用于测量电压，端子1404B可用于测量电流，并且端子1404D可用于测量电线的长度，端子1404C用于提供接地连接。在另一个例子中，可以基于电压范围、电流范围、电阻范围或其他测量范围进一步地区分端子1404A-1404D。在另一个实施例中，端子1404可以是可切换的(例如，通过自动感测和/或接收手动选择来调节合适的开关电路)，以选择性地接收不同类型的输入。因此，长度测量电路1512和电气仪表电路1514可以通过一个或多个端子1404电连接到外部制品(例如，外部制品1532)或电线(例如，引线卷轴轴上的电线1534)。测试引线(例如，测试引线1530)可用于如果需要就电连接到外部制品或电线。
返回到对长度测量电路1512的说明，在一个实施例中，可以利用时域反射计(TDR)技术确定电线(例如，电线1534)的长度。更具体地，例如，长度测量电路1512可包括被配置为从电线1534的连接端1534A产生并发送电脉冲(例如，具有短上升时间的电压变化)、从电线1534的开口端1534B接收反射回的脉冲并且基于脉冲的总传播时间确定电线1354的长度的合适的模拟电路、数字电路和/或软件模块。也就是说，可以根据发出脉冲和接收到反射的脉冲之间的时间差来确定长度。因为对于给定类型的电线来说，电信号的传播速度是恒定的，所以可以根据电信号从连接端1534A发出开始到返回到开口端1534B所经过的时间来确定电线1534的长度。
就这方面而言，在一个实施例中，长度测量电路1512可以包括涉及各种标准化线规(例如，美国线规(AWG)标准)以及相应的在电线中的传播速度的查找表(例如，在合适的数据结构和/或硬件存储装置中)。在本实施例中，用户可以输入或选择(例如，利用用户控制器1422)要测量的电线的线规。在另一个实施例中，长度测量电路1512可以被配置为基于长度计算，通过测量穿过已知长度的电线的总传播时间，导出合适的传播速度。例如，用户可以从引线卷轴切割特定长度的一小段电线并将该段电线连接到测量装置1400，以使长度测量电路1512自动确定传播速度。当不知道电线的规格或者当电线是非标准的规格时，该实施例可以允许用户测量电线的长度。在另一个实施例中，可以由用户提供(例如，利用用户控制器1422输入)用于确定电线长度的合适的传播速度，而无需查找表。
在一个实施例中，长度测量电路1512可以包括被配置为基于一定长度的电线的累积电阻来确定电线的近似长度的合适的模拟电路、数字电路和/或软件模块。因为电线的电阻与电线的长度成正比，所以可以通过高精度地测量一定长度的电线的累积电阻来计算近似长度。就这方面而言，在一个实施例中，长度测量电路1512可以包括涉及具有单位电阻值(毫欧每英尺)的各种标准化线规的另一个查找表。在另一个实施例中，长度测量电路1512可以被配置为通过测量用户提供的已知长度的电线的电阻来导出单位电阻值。在另一个实施例中，可以由用户提供(例如，利用用户控制器1422输入)用于确定电线长度的合适的单位电阻值，而无需查找表。
电气仪表电路1514可以包括用于测量各种电参数(例如，电压、电流、电阻、电容和/或与连接到其上的外部制品相相关的其他参数)的合适的模拟电路、数字电路和/或软件模块。例如，电气仪表电路1514可以被配置为通过外部制品产生并发送参考电信号(例如，参考电压或参考电流)，并基于监测到的电信号的变化(例如，电压降确定电参数(例如，电阻)。在各种实施例中，电气仪表电路1514可以被配置为响应于用户在用户控制器1422的选择而确定一个或多个选择的电参数。在某些实施例中，电气仪表电路1514可以被配置为提供对电参数的自动设换范围和/或自动感测。
显示器1418可以通信地耦合到距离测量电路1510、长度测量电路1512和电气仪表电路1514。显示器1418可被配置为呈现、指示或传送指示各个电路确定的距离、长度和/或电参数的信息。就这方面而言，显示器1418可以包括被配置将来自各个电路的信号转换为适合于呈现的合适的形式的显示处理器。可以利用模拟电路、数字电路和/或软件模块的任何合适的组合来实现显示处理器。例如，在某些实施例中，通用微控制器或通用处理核心可用作显示处理器。在其他实施例中，专用硬件逻辑或ASIC可用于实现显示处理器。在某些实施例中，显示处理器可以不实现为显示器1418的一部分，而是作为距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514和/或测量装置1400的其他部分的一部分。
在某些实施例中，显示处理器可以实现为用于实现测量装置1400的各个电路的处理器1519的一部分。除了实现显示处理器之外，处理器1519还可根据特定实施例的需要，适于实现用于距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514和/或测量装置1400的其他部分的处理器。
在各种实施例中，可以利用文字数字读出面板(例如，分段式LED面板、真空荧光显示器(VFD)面板、液晶显示器(LCD)面板或其他多段、多元件或点阵面板)和/或电子显示屏幕(例如，阴极射线管(CRT)、液晶屏或其他类型的视频显示器和监视器)实现显示器1418。在某些实施例中，显示器1418可以被配置为适于呈现测量装置1400产生的信息的显示数字、文字和/或符号。例如，显示1418可以被配置为以数位的形式显示测量的距离、长度和/或电参数，显示合适的文字或符号以指示信息的类型(例如，数字是否表示距离、线长、电压、电流、电阻、电容或其他参数)和适用的单位(例如，米、英寸、英尺、伏特、安培、欧姆、法拉或其他单位)。在其他实施例中，除了数值呈现之外或者代替数值呈现，显示器1418可被配置为表示测量装置1400产生的信息的图形呈现。该图形呈现可以包括，例如，条形图、饼图、拨号盘、线图、图像、图形或其他合适的相应测量值的呈现。在又一个例子中，可以利用在刻度盘上移动以对准可以呈现的各种测量值的指示器(例如，指针)来实现显示器1418。可以预期的是，上述的显示器实现的组合可以用于显示器1418。
存储器1520可以包括一个或多个存储器装置以存储数据和信息，存储的数据和信息包括指示距离测量、长度测量和各个电路确定的电参数测量的信息。一个或多个存储装置可以包括各种类型的存储器，包括易失性和非易失性存储装置，例如，RAM(随机存取存储器)、闪存、EEPROM(电可擦除只读存储器)、ROM(只读存储器)、硬盘驱动器以及其他合适的存储装置。在某些实施例中，存储器1520可以被配置为存储可以由显示器1418/1424的显示处理器、距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514、处理器1519和/或测量装置1400的其他部件访问并执行的软件指令。在某些实施例中，该指令也可以存储在计算机可读介质中，例如压缩盘、数字视频盘、闪存驱动器或其他合适的介质中，以从所述计算机可读介质下载该指令或将该指令传送到测量装置1400。
在一个或多个实施例中，测量装置1600可以包括逻辑器件1601，所述逻辑器件1601包括电气仪表电路1514、处理器1519、存储器1520和/或附加测量部件1611中的一个或多个。例如，逻辑器件1601可用于根据本文描述的各种技术中的任意一种，确定与外部制品相关的一个或多个物理参数(例如，响应于从传感器和/或其他适当的部件接收到的一个或多个信号)。在某些实施例中，逻辑器件1601可以如本文所述的实现为处理模块160和/或处理器195。
在一个实施例中，存储器1520可以被实现为通信地耦合到测量装置1400的其他部件的独立部件。在其他实施例中，存储器1520可以实现为距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514、显示器1418、处理器1519和/或测量装置1400的其他部件的一部分(例如，嵌入、分布于其中或以其他方式实现)。
在某些实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514、显示器1418和/或测量装置1400的其他部件可以被配置为将指示由各个电路确定的距离测量、长度测量和电参数测量的信息存储到存储器1520中。测量装置1400的各个部件可以调用和/或访问存储的信息。例如，在一个实施例中，显示器1418的显示处理器或处理器1519可以被配置为将测量电路确定的一个或多个测量值存储到存储器1520中并且访问之前存储的测量值，这样显示器1418可以呈现当前和之前的测量值以便用户方便地进行比较。在其他实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514和/或测量装置1400的其他部件可以被配置为执行存储和调用。
因此，例如，当电工正在安装电线时，测量装置1400可有利地允许电工方便将之前获得的安装位置的距离测量值(例如，安装位置的跨距或高度)与当前测量的用于该位置的电线的长度进行比较。电工可以方便地查看显示器1418上的两个不同的测量值，例如，不需要另外地写或记住位置的跨距，便可验证用于该位置的电线是否足够长。在某些实施例中，可以将一个或多个之前存储的测量值(例如，距离测量值)和当前获得的测量值(例如，电线长度测量值)一起显示。在其他实施例中，用户能够在之前和当前的测量值之间进行切换或翻转(例如，利用用户控制器1422提供的按键或按钮)，以便以交替的方式查看它们。
在某些实施例中，距离测量电路1510、长度测量电路1512、电气仪表电路1514、显示器1418和/或测量装置1400的其他部件可以对存储的测量值和当前获得的测量值进行进一步的管理或处理。在一个实施例中，显示器1418的显示处理器或其他部件可被配置为获得两个或更多个测量值的总值、两个或更多个测量值的平均值、或两个或更多个值的其他衍生值。因此，例如，当电线安装位置需要多个距离测量值时(例如，当电线安装有弯曲或拐弯而不是直线连接时)，测量装置1400可以有利地向电工提供安装位置的总跨距(例如，多个距离测量值的总和)，以便电工不必写下并累加多个测量值以计算出需要多长的电线。
在另一个实施例中，显示器1418的显示处理器或其他部件可以被配置为将之前存储的测量值与当前获得的测量值进行比较。基于该比较，可以可选地产生报警、消息或其他通知。因此，例如，测量装置1400可以有利地将存储的距离测量值和当前获得的电线长度测量值进行比较，并向电工提供电线对于该距离来说是否足够长的指示(例如，通过蜂鸣声、闪烁灯或其他通知音和/或光)。因此，测量装置1400可以允许电工无需必须读出并比较显示器1418上的测量值，就可以检查留在卷轴上的电线是否足够用于安装位置。在另一示例性的情况下，测量装置1400可以通过将当前测量的电线的长度与之前测量的距离进行比较，指示是否将电线切割成了正确的长度。如可以意识到的，可以对总值或其他衍生值执行该比较操作。
红外成像模块1416可以是小型红外照相机或适于捕获热图像的小型红外成像装置。例如，可以利用图1或本文根据图1-13描述的其他实施例的红外成像模块来实现红外成像模块1416。红外成像模块1416可以包括例如根据本文描述的各种实施例的FPA或其他合适的方式实现的红外成像模块。
红外成像模块1416可以被配置为捕获、处理和/或管理与用户的环境相关的场景(例如，场景1540)的红外图像(例如，包括热图像)。就这方面而言，可以将红外线成像模块1416连接、装配、安装、***或设置在外壳1402内或其上的任何合适的位置，以便当用户将测量装置1400一般的指向用户环境的期望部分时，允许将用户的环境的期望部分置于红外成像模块1416的视场(FOV)1541内。除此之外，如以上结合图1的红外成像模块100的讨论，红外线成像模块1416和/或相关部件可被配置为执行本文所述的各个NUC过程。
可以将捕获的场景的热图像呈现为用户可见的热图像(例如，温谱图)以便用户观看。在一个实施例中，显示器1418(例如，利用电子显示屏实现的)可被配置为显示用户可见的热图像。在另一个实施例中，测量装置1400可包括另一个显示器，该显示器相对于外壳固定(例如，连接到外壳、置于外壳中、置于外壳上和/或以其他方式固定)并被配置为显示用户可见的热图像。可以利用电子显示屏(例如，LCD、LED、阴极射线管(CRT)或适于示出图像和/或视频的其他类型的已知的电子显示器)实现显示器1424。尽管在图14和15的例子中示出了两个显示器1418和1424，但是可以预期的是，根据测量装置1400所期望的应用，任意数量的该显示器1418/1424可以包括在测量装置1400中。
根据各种实施例，红外成像模块1416、处理器1519和/或显示器1418/1424可以被配置为执行合适的转换操作以从在红外成像模块的FPA捕获的热图像产生用户可见的热图像。例如，可以将包含在热图像的像素中的温度数据转换为合适的灰阶或色阶像素以构造用户能够查看的图像。在某些实施例中，用户可见图像可以可选地包括指示相应的像素的颜色和/或强度的近似温度的温标或图例。
通过查看该用户可见的热图像，用户能够执行各种电气检查。例如，用户可见热图像可以快速地显示电气设施1550中可能表示故障(例如，接触不良、连接头受到腐蚀、连接头没有正确的固定、内部损坏、负载不平衡以及其他各种电气故障)的热点1550A和/或冷点1550B。在另一个例子中，冷点1550B可以表示导致电气故障的湿气。因此，例如，在电气安装位置工作的电工通过使用测量装置1400的红外成像模块1416，可以在测量和安装(例如，使用如上所述的测量装置1400)电线和部件之后快速查看安装位置以检查安装中的任何故障。应当理解的是，由测量装置1400捕获并呈现的热图像还可用于各种其他用途，例如，检查和检测水和气体泄漏以及热成像的其他应用。
在某些实施例中，用户可见的热图像可以提供视觉导引，以使光发射器1406发射的光束对准测量装置。例如，在一个实施例中，红外成像模块1416可以相对于光发射器1406设置并定向，以使得目标1542反射的光束可以位于红外成像模块1416的视场(FOV)1541。另外，在该实施例中，红外成像模块1416可被配置为对光束产生的IR辐射敏感。可替换地，光发射器1406可以被配置为产生红外成像模块1416敏感的IR波长的光束。在任一个实现中，红外成像模块1416可以捕获包括反射光束的图像的热图像。因此，用户通过方便地查看用户可见图像，能够将光发射器1406的光束对准期望的点或目标以进行距离测量。
在另一个实施例中，红外摄像模块1416、显示器1418/1424和/或处理器1519可被配置为在用户可见的热图像上叠加标线、十字准线或适于指示来自光发射器1406的光束的碰撞点的其他标记。用户可见的屏幕上的该标线或十字准线可以在对准用于距离测量的光束时提供附加的或可替换的视觉导引。
用户控制器1422可以包括一个或多个旋钮、按钮、键盘、滑块和/或被配置为与用户交互并接收用户输入的其他用户激活的装置。例如，图14A示出了具有至少部分利用旋钮实现的用户控制器1422。在某些实施例中，用户控制器1422可以实现为显示器1418或显示器1424的一部分，所述显示器1418或显示器1424被配置为用作用户输入装置和显示装置二者。例如，用户控制器1422可以实现为呈现在显示器1418(例如，触摸屏)上的图形用户界面(GUI)。
在各种实施例中，用户控制器1422可以接收用户选择的测量装置1400的工作模式，例如，由如上所述的各个电路提供的距离测量模式、电线长度测量模式或者电气仪表模式。在各种实施例中，用户控制器1422还可以接收以上结合测量装置1400的各个部件所描述的各种类型的用户输入，该输入包括：选择的要测量的电参数(例如，电压、电流、电阻、电容或电气仪表电路1514确定的其他参数)的类型，选择的线规号、电线的参考传播速度、电线的单位电阻值、用于距离测量的触发器、热成像的控制输入和/或根据测量装置1400的特定应用的需要的其他输入。
附加部件1526可以包括测量装置1400的各种应用所需的任何其他装置或部件。在某些实施例中，附加部件1526可以包括以与图1的运动传感器194相同或相似的方式实现的运动传感器。红外成像模块1416和/或其他相关部件可以监视该运动传感器，并且该运动传感器向该红外成像模块1416和/或其他相关部件提供信息以执行本文所述的各种NUC技术。
在某些实施例中，附加部件1526可以包括定位部件，例如，适于产生地理位置信息的全球定位***(GPS)模块。通过GPS模块获得的地理位置信息可用于为获得的测量信息和/或热图像注释例如相关的电气检查或安装地点的位置。
在某些实施例中，附加部件1526可以包括可用于检测与电气检查或安装地点相关的一个或更多个物理参数的一个或多个传感器。例如，在一个实施例中，附加部件1526可以包括湿度传感器(例如，数字湿度计)，其可以测量湿度或水分含量，并将测量的湿度转换为可由处理器1519和/或测量装置1400的其他合适的部件进一步处理的合适的信号。类似的，运动传感器、GPS模块和本文描述的测量装置1400的其他装置可以产生表示感测到的物理参数的合适的传感器信号。根据本公开的某些实施例，测量装置的逻辑器件1601可以接收传感器信号并对其作进一步的处理。
在某些实施例中，附加部件1526可以包括指示灯(例如，LED指示器、彩色灯泡或用于实现指示器其他常规光源)、蜂鸣器、钟、具有产生声音的相关电路的扬声器、或可用于产生可听和/或可见的通知的其他合适的装置。该可听和/或可见指示器可用于通知用户测量或测试的结果，例如，用于如以上描述的关于显示器1418和存储器1520的安装位置的电线是否足够长。
在某些实施例中，附加部件1526可以包括利用电荷耦合器件(CCD)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、电子倍增CCD(EMCCD)、科学级CMOS(SCMOS)传感器和/或用于捕获场景的可见光图像的其他合适的图像传感器实现的可见光相机。基于传感器的类型，可见光照相机除了捕获可见光之外或替代捕获可见光，还可适于捕获其他波长的电磁辐射。例如，在某些实施例中，可见光照相机可适于从电气设施或检查地点(例如，场景1540)捕获近红外(NIR)和/或短波红外(SWIR)辐射的图像。NIR和SWIR通常称为非热红外线。与此相反，如上文结合红外传感器132所讨论的，红外成像模块1416的某些实现适于捕获MWIR和/或LWIR的图像(即，热红外图像)。因此，对于某些实施例来说，如本文进一步描述的，可见光照相机捕获的可见光、NIR、和/或SWIR辐射图像可用于补偿红外成像模块1416捕获的MWIR和/或LWIR图像。
在一个实施例中，可见光照相机可以与红外成像模块1416共置在一起，以形成双相机模块。在一个例子中，根据本文之前引用的美国临时专利申请No.61/748,018描述的各种技术，红外线成像模块1416和可见光照相机可以实现为共享基板的双传感器模块1416。该双传感器模块实现可以包括用于可见光成像和红外成像的通用电路和/或通用限制装置，从而与红外成像模块1416和可见光照相机实现为独立模块相比，潜在地减小了测量装置1400的整体尺寸。另外，双传感器模块实现可适于通过使红外成像模块1416和可见光照相捕获的图像靠的更近来减少红外成像模块1416和可见光照相捕获的图像之间的视差。
在另一个实施例中，可以将可见光照相机与红外成像模块1416相分离地连接、装配、安装、***或以其他方式设置在合适的位置。在某些实施例中，可以利用本文将根据图19或其他地方进一步描述的合适的技术，将可见光照相机捕获的可见光图像和红外成像模块1416捕获的热图像进行融合、叠加或组合，以产生具有更高的分辨率、清楚度和/或对比度的用户可见的热图像。
在某些实施例中，电工或其他用户可以方便地将上述测量装置1400携带到工作地点，并且该用户可以利用所述测量装置1400以综合的方式执行各种测量和检查，而无需要求用户使用多个不同的装置或记下中间测量值。另外，测量装置1400捕获并呈现的热图像可以有利地帮助用户快速查看发生电气故障或其他故障的工作地点，以及准确并方便地对准光束以执行距离测量。
图16示出了测量装置1600的另一个实施例的框图。如所示出的，测量装置1600可以包括由相同的标号表示的上述测量装置1400的各个部件。测量装置1600还可以包括外壳1602、非接触式电传感器1604、附加测量部件1611、无线通信模块1613、非热成像模块1626、湿度传感器1627和/或附加传感器1629。
非接触式电传感器1604可适于无需与导体物理电接触便可感测与导体相关的电流、电压和/或其他电参数。例如，可以利用包括罗氏线圈(Rogowski coil)、铁(或铁氧体)芯电流互感器或者能够感应交流电流的其他合适的换能器的电感式传感器来实现非接触式电传感器1604。在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以包括允许交流感测和直流感测二者的霍尔效应传感器。在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以包括被配置为通过本领域已知的电容耦合技术感测相关导体的电压的线圈或换能器。因此，非接触式电传感器1604可以另外的或替代的设有电端子1404，以无需电端子1404和测试引线1530便可感测电参数。对于具有非接触式电传感器1604的实施例来说，处理器1519和/或电气仪表电路1514可以适合于通过非接触式电传感器1604将感测的参数转换为合适的测量值。
在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以设有能够由测量装置1600的用户打开或关闭的夹钳，以便导体可以至少部分地由夹钳环绕以进行测量。在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以设有柔性环，所述柔性环具有至少一个可以拆卸的端部以允许所述环环绕要测量的导体。还可以预期的是，非接触式电传感器1604可以具有适于非接触地感测与导体相关的各种电参数的其他形式和/或结构。
在某些实施例中，包括非接触式电传感器1604的夹钳、柔性环或其他结构可以从外壳1602拆卸或者与外壳1602分离。该实施例的非接触式电传感器1604可以放置在与手持包含测量装置1600的其他部件的外壳1602的用户具有一定距离的地方，从而允许当用户从具有潜在的危险的部件获得电气测量值时，用户保持安全的避开距离。在该实施例中，包括非接触式电传感器1604的夹钳、柔性环或其他结构还可以适于将感测或测量的电参数无线地发送到测量装置1600的其他部件(例如，处理器1519)以进行进一步的处理和/或显示给用户。
可以预期的是，测量装置1600的其他部件也可以被配置为允许以类似的方式进行远程测量。例如，如果湿度传感器162及其支持电路中的任何一个可以设置在与外壳1602可拆卸或分离的其自己的外壳中，则所述湿度传感器162及其支持电路被配置为无线地发送感测或测量的水分含量。在另一个例子中，全部或部分电气仪表电路1514和电端子1404可以设置在与外壳1602可拆卸或分离的其自己的外壳中，并且被配置为无线地发送与通过测试引线1530电连接到端子1404的部件相关的电参数。
就这方面而言，某些实施例中的测量装置1600可以包括适于处理、管理或有助于该可拆卸或分离的传感器和测量装置1600的其他部件之间的无线通信(例如，通过无线链路1670)的无线通信模块1613。例如，无线通信模块可以包括实现IEEE 802.11无线网络标准、蓝牙TM标准、ZigBeeTM标准或其他合适的短距离无线通信标准的部件。无线通信模块1613还可以配有基于射频(RF)、微波频率(MWF)、红外线频率(IRF)和/或其他合适的无线传输技术的专门的无线通信协议和接口。无线通信模块1613可以包括为了无线通信的目的而与其耦合的天线1676。
在某些实施例中，无线通信模块1613可以适于处理、管理或有助于测量装置1600和远程装置1674之间的无线通信(例如，通过无线链路1670)。远程装置1674可以表示例如工作站计算机、服务器计算机、平板计算机、膝上型计算机、智能电话、另一个测量装置1600或者具有无线通信和数据处理能力的任何其他合适的装置。在该实施例中，测量装置1600的一个或多个部件(例如，处理器1519和/或电气仪表电路1514)可适于通过无线通信模块1631将测量装置1600产生的测量信息、热图像、非热图像和/或其他数据(例如，时间和位置、用户的注释或其他注解)无线地发送到远程装置1674，远程装置1674可以对该测量信息、图像和/或其他数据作进一步地处理和/或存储。
附加测量部件1611可表示如以上描述的图14和15的光发射器1406、传感器1408、距离测量电路1510和/或长度测量电路1512。在各种实施例中，可以可选地将一个或多个附加测量部件1611设置在测量装置1600中。
可以以与以上描述的测量装置1400的附加部件1526的相同或相似的方式将非热成像模块1626实现为测量装置1400的可见光照相机。因此，非热成像模块1626可以适于捕获可见光、NIR和/或SWIR图像，并且可以利用本文将根据图19或其他地方进一步描述的合适的技术，将捕获的可见光、NIR和/或SWIR图像可以与红外成像模块1416捕获的热图像融合、叠加或组合，以产生具有更高的分辨率、清楚度和/或对比度的用户可见的热图像。
在某些实施例中，可以设置湿度传感器1627，并且可以以与以上描述的测量装置1400的附加部件1526的相同或相似的方式将湿度传感器1627实现为测量装置1400的湿度传感器。利用湿度传感器1627获得的湿度或水分含量测量值可用于验证电气设施或检查地点的各个位置中水或湿气的存在。如以上对图15的冷点1550B的讨论，测量装置1600的用户可以查看电气设施或检查地点以定位冷点，并随后根据通过湿度传感器1627获得的水分含量测量值验证定位的冷点中水或湿气的存在。同样如以上所讨论的，根据某些实施例的湿度传感器1627可适于无线传输感测的数据以允许远程测量水分含量。
可以可选地将表示一个或多个其他类型的传感器的附加传感器1629设置在测量装置1600中。举例来说，附加传感器1629可以包括：适于感测声音(例如，电弧的声音)和/或定位声音的声传感器。在其他实例中，附加传感器1629可以包括振动传感器和/或温度传感器。如以上对图15的其他部件的讨论，根据本公开的某些实施例，测量装置的逻辑器件1601可以接收并进一步处理湿度传感器1627和附加传感器1429产生的传感器信号。
如对图15的描述，显示器1424可适于显示用户可见的热图像，所述用户可见的热图像是通过图像成像模块1416捕获的热图像和/或通过将热图像和非热成像模块1626捕获的非热图像进行组合而产生的图像。在某些实施例中，显示器1424还可以适于显示适合呈现测量装置1600产生的信息的数字、文字和/或符号。
例如，处理器1519和/或显示器1424可适于产生并以数位的形式显示测量的距离、长度和/或电参数，显示合适的文字或符号以指示信息的类型(例如，数字是否指示距离、线长、电压、电流、电阻、电容或其他参数)和合适的单位(例如，米、英寸、英尺、伏特、安培、欧姆、法拉或其他单位)。作为其他例子，除了数字呈现以外或代替数字呈现，处理器1519和/或显示器1424可被配置为产生用于显示器的信息的图形呈现，该信息由测量装置1600产生。该图形呈现可以包括，例如，条形图、饼图、刻度盘、线图、图像、图形或相应测量值的其他合适的呈现。在该实施例中，处理器1519和/或显示器1424可适于当在显示器1424上显示用户可见的热图像时还将产生的文字、数字、符号、图形和/或测量信息的其他表示叠加到用户可见的热图像。
转到图17，其示出了根据图16的测量装置1600的实施例实现的测量装置1600A的正面视图。测量装置1600A可以包括显示器1424，其可以显示文字、数字、符号、图形和/或测量信息的其他表示、和/或如上所讨论的叠加用户可见热图像。在图17示出的例子中，显示器1424显示的是叠加到用户可见热图像1637上的测量信息1625。在另一个方面，测量装置1600A可以包括红外成像模块1416和非热成像模块1626。因此，如本文进一步描述的，测量装置1600A的各个部件可被配置为通过组合热图像和非热图像来产生增强的用户可见热图像以进行显示。
图18示出了根据图16的另一个实施例的测量装置1600实现的测量装置1600B的正面视图。如所示出的，测量装置1600B可以包括实现非接触式电传感器1604的夹钳1604B。如以上对非接触式电传感器1604的描述，测量装置1600B的用户可以打开夹钳1604B使其至少部分地环绕电气部件(例如，导线)以测量电参数。测量装置1600B可以包括控制杆1660，所述控制杆1660适于当用户将其推下时打开夹钳1604B。其他实施例也可以考虑用于打开夹钳1604的电动致动器、气动致动器、液压致动器和其他合适的装置。
转到图19，其示出了测量装置1900的再另一个实施例的框图。测量装置1900可以包括各种部件，所述部件可以采用相同或相似方式(例如，对于装置1900的特定实施例进行适当修改)实现为针对测量装置1400/1600描述并且由类似标号指示的对应部件。例如，在各种实施例中，测量装置1900可以包括红外成像模块1416、非热成像模块1626、显示器1424、处理器1519、存储器1520、电气仪表电路1514、非接触式电传感器1604、湿度传感器1627、附加传感器1629、无线通信模块1613、电端子1404A、用户控制器1422和/或附加部件1526，可以在合适的情况下为测量装置1900的实施例修改所述附加部件。
根据各种实施例的测量装置1900可以包括细长的外壳1902，其具有近端1990和远端1992。所述细长外壳1902与测量装置1400或1600的外壳1402或1602相比还可以具有相对紧凑的尺寸，由此准许测量装置1900以紧凑的小尺寸封装来提高便携性。这样的小尺寸可以称为“笔型”、“测验笔”或“测试笔”形状因数，其允许用户方便携带(例如在用户衣服口袋中)。在一个或多个实施例中，细长外壳1902可以朝远端1990渐缩，使得用户可以更容易地通过卷绕手指来握紧。
测量装置1900可以包括设置在细长外壳1902的远端1990上和/或部分嵌入(集成到)该远端1990的探针尖端1903。在某些实施例中，探针尖端1903可以包括导电材料并且可以电连接到非接触式电传感器1604和/或电气仪表电路1514来促进经由非接触式电传感器1604和/或电气仪表电路1514对电气性质的测量和/或检测。在某些实施例中，***电端子1404A的探针尖端1903和测试引线(例如测试引线1530)可以用于接触外部制品来为电气性质的测量形成电路。在某些实施例中，探针尖端1903可以设置为可缩回的，使得探针尖端1903可以至少部分缩回外壳1902内，例如以在它不必从外壳1902伸出时(例如，在执行非接触式测量时、当测量装置1900不在使用中时或在其他情形中)保护它以免损坏。在这样的实施例中，可以设置连接到探针尖端1903的滑块、螺丝或其他合适的机械致动器以允许用户选择性地使探针尖端1903缩回或伸展。
在某些实施例中，探针尖端1903可以附加地或可替换地电连接到湿度传感器1627来促进对湿度的测量和/或探测。对于基于电阻率变化测量与表面相关的湿度的实施例，探针尖端1903可以包括多个针来与表面接触。对于基于电场测量湿度的实施例，探针尖端1903可以不需要多个这样的触针但相反包括较大表面面积(例如，采用垫、球形的形状或其他尺寸和形式)。在某些实施例中，可以在独立手持探针(未在图19中示出)中设置触针或垫以用于湿度测量，所述独立手持探针可以***测量装置1900(例如，***端子1404A)。
如上文描述的，非接触式电传感器1604可以适于感测与导体相关的电流、电压和/或其他电气参数而没有与导体进行物理电接触。例如，在测量装置1900的一个或多个实施例中，非接触式电传感器1604可以被配置为经由电容耦合、感应耦合、磁场和/或基于电或磁场感测的其他合适技术来检测电压和/或电流的存在。在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以被配置为测量与导体相关的电压和/或电流的幅度或感测其近似幅度，而不进行物理电接触。在某些实施例中，非接触式电传感器1604可以包括合适的模拟和/或数字部件，其被配置为将检测到的电压和/或电流的存在和/或幅度转换成适合于由处理器1519处理的信号格式。在其他实施例中，非接触式电传感器1604可以包括合适的模拟和/或数字部件，其被配置为经由指示灯、蜂鸣器、钟、扬声器、振动器或连同附加部件1526描述的其他合适的装置发送检测到的电压和/或电流的存在和/或幅度的信号。
对于测量装置1900的一个或多个实施例，电气仪表电路1514可以被配置为经由***到电端子1404A中的探针尖端1903和/或测试引线测量和/或检测各种电气参数，例如电压、电流、电阻、电容和/或与连接于此的外部制品相关的其他参数。例如，电气仪表电路1514可以被配置为经由作为与外部制品或电路的单个接触点的探针尖端1903来检测电压或电流的存在。在其他例子中，电气仪表电路1514可以被配置为既利用探针尖端1903也利用电端子1404A作为两个端子，以采用与上文描述的测量装置1400相似的方式测量各种电气参数。
如上文简要描述的，对于根据一些实施例的测量装置1900的湿度传感器1627可以基于本领域内已知的电阻型湿度传感器，并且被配置为通过感测接触表面的探针尖端1903的两个或以上触针之间的电阻变化来测量和/或检测湿度。在其他实施例中，湿度传感器1627可以被配置为基于本领域内已知的技术通过经由探针尖端1903感测湿度传感器1627生成的电场的变化来测量和/或检测湿度。
与测量装置1400和1600相似，测量装置1900可以在显示器1426上提供红外成像模块1416捕获的场景(例如，电气工作场地)的用户可见图像。如本文描述的，在某些实施例中，处理器1519可以被配置为使红外成像模块1416捕获的热图像与非热成像模块1626捕获的非热图像组合来提供具有提高的对比度、细节、清楚度和/或分辨率的用户可见热图像。可以采用如上文对测量装置1400和1600描述的各种方式生成用户可见热图像。在某些实施例中，红外成像模块1416捕获的热图像可以进一步被处理器1519处理来提供与水分含量、湿度或湿气有关的信息，所述水分含量、湿度或湿气与热图像中捕获的场景中的表面相关。在这样的实施例中，处理器1519可以被配置为基于本领域内已知的合适的技术(例如根据题为“Use of IR Camera”的美国专利No.7,237,946中描述并且通过引用的方式并入本文中的各种技术)处理所捕获的热图像来确定与表面相关的水分含量、湿度或湿气。
在各种实施例中，测量装置1900可以包括照明器1980，所述照明器使用光源实现，例如LED、白炽灯泡、高强度放电(HID)灯或其他合适的光源。在某些实施例中，可以在外壳1902的远端1992上设置照明器1980。然而，还预想这样的实施例，其包括可以另外附加地或可替换地在外壳1902的近端1990或其他部分上设置的照明器1980。从而，例如，用户可以利用测量装置1900作为闪光灯来照亮部件或工作场地，同时获得相关物理参数的测量或用于其他用途，而不必携带独立闪光灯到工作场地或在执行测量时拿着独立闪光灯。
根据某些实施例的测量装置1900可以包括附加传感器1629，用于测量和/或检测除使用非接触式电传感器1604、电气仪表电路1514和/或湿度传感器1627获得的那些物理参数以外的各种物理参数。如在上文参考测量装置1600论述的，这样的附加传感器1629可以包括例如声传感器、光传感器、振动传感器和/或温度传感器。这样的附加传感器中的一个或多个可以用于例如检测和/或定位生活用电的存在(例如，通过检测和/或定位来自电弧的声和光)。
图20示出测量装置1900的一个或多个实施例的正面外部视图。在20中示出的例子中，在外壳1902的近端1990处或附近可以发现探针尖端1903、红外成像模块1416和非热成像模块1626，而在远端1992上设置照明器1980。在外壳1902的外表面上可以设置实现用户控制器1422的显示器1424和一个或多个开关和/或按钮。在示出的图20的示例中，如本领域内技术人员将理解的，使用小尺寸的彩色屏幕(例如，基于TFT-LCD、LED或其他合适的技术)实现显示器1424以根据彩色调色板提供彩色的用户可见热图像。在其他例子中，显示器1424可以是单色显示器(例如，黑白显示器)，以根据单色调色板(例如，灰阶调色板，其将热辐射强度渲染为所显示的像素的亮度)提供用户可见热图像。
在某些实施例中，测量装置1900可以包括附加部件1526，以向用户传达检测到的和/或所测量的物理参数。在图20中示出的例子中，在外壳1902的外表面上设置代表一个或多个指示灯的附加部件1526来指示物理参数的存在和/或幅度。根据非限制性例子，测量装置1900的非接触式电传感器1604和/或其他逻辑器件1601可以被配置为如果检测到电压在某一阈值之上则打开指示灯。根据另一个非限制性例子，测量装置1900的非接触式电传感器1604和/或其他逻辑器件1601可以被配置为响应于检测到的电压幅度来改变指示灯的强度(例如，亮度)。如上文描述的，除一个或多个指示灯外或代替一个或多个指示灯，附加部件1526在各种实施例中还可以包括铃、钟、扬声器、振动器和/或其他合适部件来生成声音和/或振动以指示物理参数的存在和/或幅度。
在上文参考图19和20描述的测量装置1900的各种实施例因此可以提供集成在高度便携的笔型或测验笔形状因数中的热成像能力和各种物理参数探测和/或测量能力。如此，测量装置1900可以允许用户方便携带并且通过采用集成方式的热成像和物理参数测量而快速检查电气故障、水损、漏气或其他问题。
现在参考图21，其示出了根据本公开的实施例的组合或融合热图像和非热(例如，可见光)图像的步骤2100的流程图。组合图像可以包括辐射测量数据和/或对应于来自电气检查或安装地点(例如，场景1540)的辐射的其他热特性，但是与通常由热图像和非热图像通常单独提供相比，组合图像可以具有非常多的对象细节。因此，例如，在这些实施例中产生的组合图像可以有利地提供足够的辐射测量数据、细节和对比度，以便能够更容易地识别和/或了解各个电气部件(例如，电线、断路器或在检查或安装地点的其他电气部件)以及与其相关的潜在故障。
虽然本文结合图21描述的步骤以融合或组合热图像和可见光图像为例进行了讨论，但是，应当理解的是，该步骤可以应用于组合热图像和任何合适的非热图像(例如，可见光图像、近红外图像、短波红外图像、EMCCD图像、ICCD图像，或由非热成像模块1626捕获的其他非热图像)。可以由测量装置1400、1600或1900的各个部件执行步骤2100，例如，由处理器1519、显示器1424、红外成像模块1416和/或非热成像模块1626执行。
在块2102，可以接收可见光图像和红外图像(例如，热图像)。例如，可由非热成像模块1626捕获场景1540的可见光图像，并且可由处理器1519接收捕获的可见光图像。例如，可以由红外成像模块1416捕获场景1540的热图像，并且可由处理器1519接收捕获的热图像。处理器1519可以例如使用热图像和非热图像执行步骤2100的各个操作。
在块2104，从在块2102接收的一个或多个可见光图像和热图像获得一个或多个可见光图像和热图像的高空间频率内容。例如，根据各个实施例获得的高空间频率内容可以包括从一个或多个可见光图像和热图像提取的边缘/轮廓细节和/或高对比度像素。
在一个实施例中，可以通过对图像执行高通滤波(例如，空间滤波)操作获得高空间频率内容，其中，高通滤波器操作的结果是高空间频率内容。在可替换的实施例中，可以通过对图像执行低通滤波(例如，空间滤波)并随后从原始图像中减去低通滤波后的结果来获得保留的内容(即，高空间频率内容)，从而获得高空间频率内容。在另一个实施例中，可以从通过差分成像选择的图像获得高空间频率内容，例如，从受到第一图像扰动的第二图像减去一个图像，并且减去的结果就是高空间频率内容。例如，红外成像模块1416的光学元件和/或非热成像模块1626的光学元件可以被配置为将振动、散焦和/或运动伪影引入到由红外成像模块1416和非热成像模块1626中的一个或二者捕获的一系列图像中。可以通过减去图像(例如，一系列图像中的相邻图像)来获得高空间频率内容。
在某些实施例中，可以仅从可见光图像或热图像获得高空间频率内容。在其他实施例中，可以仅从单个可见光图像或热图像获得高空间频率内容。在其他实施例中，可以从见光图像和/或热图像的一个或多个分量(例如，可见光图像的亮度分量，或者例如，热图像的辐射分量)获得高空间频率内容。可以将得到的高空间频率内容临时存储(例如，存储到存储器1520)和/或可以根据块2108作进一步的处理。
在块2106，可以对一个或多个热图像去噪。例如，处理器1519可以被配置为使用各种图像处理操作，对场景1540的一个或多个热图像进行去噪、平滑或模糊。在一个实施例中，去除热图像中的高空间频率噪声，使得在将处理后的热图像与根据块2104获得的高空间频率内容进行组合时，显著降低了向场景1540的组合图像中描绘的对象引入双边缘(例如，边缘噪声)的风险。
在一个实施例中，去除热图像的噪声可包括对图像执行低通滤波(例如，空间和/或时域滤波)操作，其中，低通滤波操作后的结果是去噪或处理后的热图像。在另外的实施例中，去除一个或多个热图像的噪声可包括对热图像进行下采样，然后上采样图像，使其返回到原始分辨率。
在另一个实施例中，可以通过主动地模糊场景1540的热图像来获得处理后的热图像。例如，红外成像模块1416的光学元件可以被配置为使红外成像模块1416捕获的多个热图像略微的散焦。如下面进一步描述的，可以对得到的有意模糊的热图像进行充分地去噪或模糊，以降低或消除向场景1540的组合图像引入双边缘的风险。在其他实施例中，作为利用光学元件主动模糊场景1540的热图像的替代或补充，可以由处理器1519对接收到的热图像执行模糊或平滑图像处理操作。可以将得到处理后的热图像临时存储(例如，存储到存储器1520)和/或可以根据块2108作进一步的处理。
在块2108，高空间频率内容可以与一个或多个热图像混合。例如，处理器1519可被配置为将在块2104获得的高空间频率内容与场景1540的一个或多个热图像(例如，在块2106提供的处理后的热图像)混合。
在一个实施例中，可以通过将高空间频率内容叠加到热图像来将高空间频率内容与热图像混合，其中，高空间频率内容替换或覆盖热图像中对应于存在高空间频率内容的那些部分。例如，高空间频率内容可以包括在场景1540的图像中描绘的对象的边缘，但是该对象的内部可能不存在高空间频率内容。在该实施例中，混合的图像数据可以简单地包括高空间频率内容，如在块2110所描述的，可以将该高空间频率内容连续地编码为组合图像的一个或多个分量。
例如，热图像的辐射分量可以是热图像的色度分量，并且可以从可见光图像的亮度和/或色度分量获得高空间频率内容。在这个实施例中，组合图像可以包括被编码为组合图像的色度分量的辐射分量(例如，热图像的色度分量)和被直接编码(例如，作为组合图像数据但是不具有热图像成分)为组合图像的亮度分量的高空间频率内容。通过这样做，可以保留热图像的辐射分量的辐射校准。在类似的实施例中，混合图像数据可以包括添加到热图像的亮度分量的高空间频率内容，并且得到的混合数据被编码为得到的混合图像的亮度分量。
在其他实施例中，可以从一个或一系列可见光图像和/或热图像的一个或多个特定分量获得高空间频率内容，并且可以将高空间频率内容编码为组合图像的相应的一个或多个分量。例如，可以从可见光图像的亮度分量获得高空间频率内容，并且可以将该高空间频率内容(在该实施例中全部为亮度图像数据)编码为组合图像的亮度分量。
在另一个实施例中，可以利用混合参数和算数等式将高空间频率内容与热图像混合。例如，在一个实施例中，可以从可见光图像的亮度分量获得高空间频率内容。在该实施例中，可以根据混合参数和混合等式将高空间频率内容与对应的亮度分量混合以产生混合图像数据。例如，可以将混合图像数据编码为混合图像的亮度分量，并且可以将热图像的色度分量编码为组合图像的色度分量。在红外图像的辐射分量可以是它们的色度分量的实施例中，组合图像可以保留热图像的辐射校准。在其他实施例中，可以将部分辐射分量与高空间频率内容混合并随后将其编码为组合图像。
更一般地，可以从可见光图像和/或热图像的一个或多个分量获得高空间频率内容。在该实施例中，高空间频率内容可以与热图像中的一个或多个分量混合以产生混合图像数据(例如，使用混合参数和混合等式)，并且得到的组合图像可以包括被编码为组合图像的相应的一个或多个分量的混合图像数据。在某些实施例中，混合数据的一个或多个分量不必对应于组合图像的最终的一个或多个分量(例如，颜色空间/格式转换可以作为编码过程的一部分来执行)。
混合参数值可以由用户选择，或者可以由处理器1519根据设备场境或其他数据(例如，根据测量装置1400/1600/1900期望的图像增强水平)自动确定。在某些实施例中，当显示(例如，通过显示器1424)组合图像时，可以调整或精炼混合参数。在某些实施例中，可以选择混合参数以使得混合图像数据仅包括热特性，或者可替换地，仅包括可见光特性。可将混合参数限制到一定范围，以便例如不产生特定颜色空间/格式或显示器的动态范围的边界外的混合数据。
除了上述处理之外，或可替代上述处理，如本文之前引用的美国专利申请No.13/437,645公开的，根据高对比度模式的处理可以包括一个或多个处理步骤、处理步骤的顺序、算术组合和/或调整混合参数。例如，下面的等式可用于确定组合图像的Y、Cr和Cb分量，其中，Y分量来自高通滤波后的可见光图像，并且Cr和Cb分量来自热图像。
hp_y_vis＝highpass(y_vis)
(y_ir，cr_ir，cb_ir)＝colored(lowpass(ir_signal_linear))
在上面的等式中，highpass(y_vis)可以是通过对可见光图像的亮度分量进行高通滤波得到的高空间频率内容。
colored(lowpass(ir_signal_linear))可以是对热图像进行低通滤波后得到的热图像的亮度分量和色度分量。在某些实施例中，热图像可以包括选择为最大亮度(例如，显示器和/或处理步骤的最大亮度)的0.5倍的亮度分量。在相关的实施例中，热图像的辐射分量可以是热图像的色度分量。在某些实施例中，可以丢弃热图像的y_ir分量，并且组合图像的分量可以是(hp_y_vis，CIR，CBIR)，其中使用了上述符号。
在另一个实施例中，下面的等式可用于确定组合图像的Y、Cr和Cb分量，其中，Y分量来自高通滤波后的可见光图像，并且Cr和Cb分量来自热图像。
comb_y＝y_ir+alpha×hp_y_vis
comb_cr＝cr_ir
comb_cb＝cb_ir
alpha的变化为用户提供了确定组合图像需要多少对比度的机会。当alpha接近零时，将只显示热图像，但是当alpha相当高时，可以看到组合图像中的非常尖锐的轮廓/边缘。理论上，alpha可以是无限大的数字，但是实际上，可能需要限制alpha的大小，可以将其选择为适合当前的应用。
一旦高空间频率内容与一个或多个热图像混合，处理可以进行到块1610，其中，可以将混合数据编码为组合图像的分量以形成组合图像。
在块2110，可以将混合数据编码为组合图像的一个或多个分量。例如，处理器1519可以被配置为将根据块2110获得或产生的混合数据编码为组合图像，这增加、精炼或增强了可见光或其自身可见的热图像传送的信息。在某些实施例中，将混合图像数据编码成为组合图像的分量可以包括附加的图像处理操作，举例来说，例如，动态范围调整、归一化、增益和偏移操作、降噪和颜色空间转换。
另外，处理器1519可以被配置为将其他图像数据编码为组合图像。例如，如果将混合图像数据编码为组合图像的亮度分量，则可以将可见光图像或热图像的色度分量编码为组合图像的色度分量。例如，源图像可以通过用户输入来选择源，或可以基于设备场境或其他数据自动确定。更一般地，在某些实施例中，没有利用混合数据编码的组合图像的分量可以利用可见光图像或热图像的相应的分量进行编码。通过这样做，热图像的辐射校准和/或可见光图像的颜色空间校准可以保留在得到的组合图像中。
在某些实施例中，本文描述的处理器1519的至少某些部分或某些功能可以实现为红外成像模块1416的一部分，例如，以上结合图3描述的处理模块160。在某些实施例中，处理器1519的至少某些部分或某些功能可以是显示器1418和/或显示器1424的一部分或利用显示器1418和/或显示器1424的处理部件来实现。
现在参考图22，其示出了利用根据本公开的实施例的测量装置执行测量和检查的方法2200的流程图。例如，方法2200可以部分由各种实施例的测量装置1400执行，部分由使用各种实施例的测量装置1400的用户执行。尽管下面根据电线安装任务中的测量、安装和检查操作，描述了方法2200的某些部分，但是，应当指出的是，可以重新排序、省略和/或合并方法2200的各种操作以执行其他任务。
在块2202，合适地放置并对准测量装置1400以测量与安装位置相关的距离。例如，用户可以将测量装置1400置于(例如，当用户手持时)安装位置的一端并使光发射器1406对准安装位置的另一端，以便可以测量两端之间的距离。在一个实施例中，可以通过执行上文描述的有关红外成像模块1416的操作，捕获并产生包括视觉引导信息的热图像。在该实施例中，用户可以查看用户可见热图像，所述用户可见热图像可以包括十字准线/十字形和/或反射光束的图像，以使光发射器1406的光束精确地对准安装位置的另一端。
在块2204，将测量装置1400的工作模式选择为距离测量模式。例如，用户可以在测量装置1400的用户控制器1422上输入或以其他方式提供距离测量模式的选择。测量装置1400的合适部件可以如下面的块2206-2208所描述的那样确定距离。可以根据方法2200的特定应用的需要或要求，在执行块2202的操作之前，执行距离测量模式的选择。
在块2206，可以将光束发送到安装位置的另一端并反射回来。例如，如果在块2202正确的对准，则距离测量电路可以利用光发射器1406将光束发送到安装位置的另一端。如上所述，可以以各种形式、模式和/或波长发送光束。如果没有合适的表面或目标使光束可以在安装位置的另一端反射回来，则可以由用户将合适的目标对象(例如，充分反射光束的任何对象)置于安装位置的另一端。
在块2208，可以基于反射的光束确定安装位置两端之间的距离。例如，如以上对光发射器1406、传感器1408和距离测量电路1510的描述，距离测量电路1510可以基于传感器1408产生的检测信号，通过执行飞行时间的距离计算或相移检测操作来确定距离。在块2210，可以随后显示和/或存储确定的距离。例如，确定的距离可以呈现在显示器1418或显示器1424上以供用户查看。在某些实施例中，如以上结合显示器1418和存储器1520的描述，确定的距离可以存储在存储器1520中以进行显示和/或作进一步的处理。在某些实施例中，例如，当安装位置有弯曲或拐弯时，可以重复块2202、2206、2208和2210，以获得安装位置的总跨距。如上所述，测量装置1400的各个部件可以计算多个测量值的和以提供总跨距。
在块2212，可以将经过切割并安装到安装位置的电线连接到测量装置1400以确定该电线的长度。例如，用户可以将电线1534的一端或两端连接到一个合适的端子1404以将电线1534电连接到长度测量电路1512。如所讨论的，长度测量电路1512的某些实现可以通过电连接到电线1534的两端1534A和1534B进行操作，而其他实现可以通过仅连接到电线1534的一端1534A进行操作。根据需要，电线1534可以利用或无需测试引线1530连接到一个合适的端子1404。
在块2214，将测量装置1400的工作模式选择为长度测量模式。例如，用户可以在测量装置1400的用户控制器1422上输入或以其他方式提供长度测量模式的选择。在某些实施例中，例如，可以通过用户控制器1422输入要切割的电线的线规号码或传播速度。可替换地，如结合长度测量电路1512所述的，可以将已知长度的电线段连接到测量装置以获得合适的传播速度，基于获得的传播速度计算电线长度。
在块2216，可以确定电线的长度。例如，在一个实施例中，可以如以上对长度测量电路1512的描述，利用TDR技术确定电线的长度。也就是说，在块2216，可以通过导线1534经由连接端1534A发送电脉冲并可以检测到随后在没有连接的端1534B反射的电脉冲，以确定电线的长度。在另一个实施例中，可以如以上对长度测量电路1512的描述，通过非常精确地测量通过电线1534的累积电阻来确定电线的长度。
在块2210，可以随后显示、存储和/或比较确定的要切割的电线的长度。例如，确定的长度可以呈现在显示器1418或显示器1424上以供用户查看。例如，如以上结合显示器1418和存储器1520所描述的，确定的长度可以存储在存储器1520中以进行显示和/或进一步的处理。在一个实施例中，用户可以比较确定的电线的长度和确定的安装位置的跨距，以验证要切割并安装在该位置的电线是否足够长。在另一个实施例中，如以上对测量装置1400的存储器1520和显示器1418的描述，测量装置1400的各个部件可以执行比较并产生电线是否足够长的指示。
在块2220，如果用于该位置的电线足够长，则用户可以将电线切割为期望的长度。如果不是，则用户可以对其他电线重复块2212、2216和2218。一旦找到用于该位置足够长的电线并将电线切割为期望的长度，则可以通过在块2222将切割的电线连接到测量装置，在块2224确定切割的电线的长度，并且在块2226显示、存储和/或比较切割的电线的长度，来验证切割的电线的长度。除了块2222-2226是对切割的电线执行之外，可以以与块2212、2216和2218类似的方式执行块2222-2226，并且由用户或测量装置1400执行的比较可用于验证将电线切割为正确的长度(例如，位于相对于正确长度的一定范围内)，而不是简单的检查用于安装位置的电线是否足够长。
在块2228，可以将切割的电线和/或其他电气部件安装到安装位置。例如，在块2228验证将电线切割为正确的长度之后，用户可以将切割的电线与其他电气部件(例如，开关、保险丝、断路器、分配器和/或如果需要的其他部件)一起安装。可以重复块2202-2228以执行所需要的很多布线任务。
在安装完一个或多个切割的电线和/或其他部件之后，在块2230，可以打开测量装置1400的红外照相机(例如，红外成像模块1416)并使其指向安装位置以扫描任何异常状况。例如，如果为了其他目的(例如，在块2202，对准光束)而尚未打开红外成像模块1416，则用户可以通过用户控制器1422打开或以其他方式激活红外成像模块1416并使测量装置1400指向安装位置，以便至少部分安装位置位于红外成像模块1416捕获的场景1540内。如果需要，用户可以指向、定位和/或定向测量装置1400以捕获与用户环境相关的任何其他场景。
在块2232，可以捕获与用户环境相关的安装位置或其他场景的热图像，将其转换为用户可见热图像，并呈现所述用户可见热图像以供用户观看。可以利用以上描述的用于红外成像模块1416的技术，执行热图像的捕获、以及产生并显示用户可见热图像。例如，在对图像捕获模块1416捕获的热图像进行转换之后，可以将用户可见热图像呈现到测量装置1400的显示器1418或显示器1424上以供用户查看。如果测量装置包括可见光照相机、则可以捕获安装位置或其他场景的可见光图像，并且可以对热图像和可见光图像执行合适的操作，以产生具有更高的分辨率和/或清楚度的组合或融合的用户可见热图像。用于产生融合的用户可见热图像的合适的操作可以包括，例如，2011年5月11日提交的、题为“InfraredResolution and Contrast Enhancement with Fusion,的美国专利申请No.13/105,765公开的分辨率和对比度增强融合操作，通过引用的方式将其作为整体合并到本文中。
在块2234，可以查看热图像。例如，用户可以查看测量装置1400的显示器1418或显示器1424上的安装位置或其他场景的用户可见热图像，以查找热点1550A、冷点1550B或任何其他指示的故障。因为接触不良、连接头受到腐蚀、连接头没有正确的固定、内部损坏、负载不平衡以及其他各种电气故障通常比正常工作的电线和/或部件表现出更高或更低的温度，所以通过查看用户可见热图像可以快速地检测到可能发生故障的电线和/或部件。在块2236，可以将该可疑的电线、部件和/或其他外部制品连接到测量装置以检查与电线、部件和/或其他外部制品相关的各种电参数(例如，电压、电流、电阻、电容和/或其他参数)。例如，用户可以将外部制品1532连接到一个合适的端子1404以将外部制品1532电连接到电气仪表电路1514。可以根据需要选择性的使用测试引线1530。
在块2238，将测量装置1400的工作模式选择为电气仪表模式。例如，用户可以在测量装置1400的用户控制器1422上输入或以其他方式提供电气仪表模式的选择。在某些实施例中，用户例如可通过用户控制器1422进一步选择要测量的电压、电流、电阻、电容或其他电参数中的一个。可以在在块2236连接电线、部件和/或其他外部制品之前，执行电气仪表模式的选择。在块2240，可以利用传统技术确定与可疑的电线、部件和/或其他外部制品相关的电参数。在块2242，通过执行以上描述的测量装置1400的显示器1418的操作，可以将确定的电参数例如呈现在显示器1418上以供用户查看。用户可以查看呈现的电参数以验证或进一步诊断可疑电线、部件和/或其他外部制品可能存在的任何故障。如果需要或期望测量多于一个电参数，则用户可以例如在用户控制器1422上选择另一个电参数，并且可以重复块2240-2242。
尽管在上文作为例子针对测量装置1400描述了方法2200，应当理解的是，方法2200的各种操作也可以借助或利用测量装置1600或1900的实施例实施。例如，本领域内技术人员将认识到测量装置1600/1900或利用测量装置1600/1900的用户可以在合适的情况下用适当的修改实施上文的各种块2230-2242的操作。
现在参考图23，其示出了制造根据本公开实施例的测量装置的方法2300的流程图。例如，可以通过执行部分或全部方法2300来构造测量装置1400/1600/1900或其他类似装置。在各种实施例中，根据方法2300的特定应用的需要，可以重新排序、组合、修改和/或省略方法2300的各个操作，以制造各种实施例的测量装置1400/1600/1900或其他类似的装置。尽管描述了测量装置1400/1600/1900的各个部件的特定位置、布置和定向，但是在其他实施例中可以根据各种实现的需要对它们进行调整。
在块2302，可以设置测量装置1400/1600/1900的外壳1402/1602/1902。可以将外壳1402/1602/1902的形状和尺寸设置为手持式，或者当携带或现场使用时便于用户(例如，电工)操作。例如，在一个实施例中，外壳1402/1602可以是小尺寸的并且其形状为图17和18示出的外壳1602A或1602B的形状。在另一个实施例中，为了方便携带和使用，外壳1902可以具有适合于以笔型或测试笔形状因数实现测量装置1900的细长形状。在某些实施例中，可以将手柄或其他突起(例如，***式握把)设置在外壳1402/1602上，以允许用户舒适的握住外壳1402/1602。外壳1402/1602/1902可由任何合适的材料制造以在现场使用时保护内部部件。在一个实施例中，外壳1402/1602/1902可以由耐用聚合物和金属的组合制造。可以通过制模、组装、铸造和其他合适的构造技术的任意组合来制造外壳1402/1602/1902。
在块2304，可以设置电端子1404。例如，如以上对图14A-15的描述，可以将电端子1404设置在外壳1402/1602/1902的任意一个或多个外表面上，可以将其设置在允许方便地连接到电线和/或外部制品的任何位置。在一个实施例中，可以将用于实现电端子1404的插孔、插座、插头、销、夹子、螺钉或其他合适的结构安装、装配或以其他方式放置在形成在外壳1402/1602/1902的合适位置的孔中。该结构可以由导电材料制造，以便当电端子1404容纳在连接装置中时，其可以与外部电线、电缆或制品形成电连接。在一个实施例中，这些结构可以可***地和/或可释放地容纳包括标准或专用连接器的测试引线(例如，测试引线1530)。在某些实施例中，探针尖端1903可以设置和/或部分嵌入(例如，集成到)在细长外壳1902的近端1990中其中。在其他实施例中，可以提供夹钳1604B或柔性环并且使其电连接到非接触式电传感器1604。如特定实施例需要，可以设置夹钳1604B或柔性环以大致包围非接触式电传感器1604。根据实施例，可以可拆卸地设置大致包围非接触式电传感器1604的夹钳1604B、柔性环或其他结构。
在块2306，可以设置光发射器1406。在各种实施例中，光发射器1406可以安装、装配、连接到外壳1402或以其他方式相对于外壳1402固定，以使得光发射器1406发射的光束可以不被壳体1402覆盖或阻塞。光发射器1406可以相对于壳体1402定向，以使得通过用户把持外壳1402并使其指向期望的方向来对准光束。例如，在一个实施例中，如图14A-14B所示，至少部分光发射器1406暴露并置于外壳1402的顶部，以使得用户可以将外壳1402的顶侧朝向期望的方向，从而对准光发射器1406发射的光束。
在块2308，可以在适于探测反射光束的位置设置传感器1408。在各种实施例中，可以将传感器148安装、装配、连接到外壳1402或以其他方式将其固定到外壳1402上的外部对象(例如，对象1542)反射的光束可以到达的位置。例如，在一个实施例中，如图14B所示，至少部分传感器1408暴露并置于和光发射器1406在外壳1402的顶侧的相同位置。如可以理解的，因为反射光束通常在所有的方向被散焦，所以传感器1408不需要和光发射器1406完全对准。这样，可以将传感器1408置于反射光束可以到达的任何合适的位置。
在块2310，可以设置距离测量电路1510。在各种实施例中，可以将距离测量电路1510设置在电路板上或其他封装中，其基本上被封闭在外壳1402内、基本上被置于外壳1402的内部或以其他方式相对于外壳1402固定，以便外壳1402可以向距离测量电路1510提供至少一些对于外部环境的保护。因此，例如，可以将实现距离测量电路1510的模拟电路、数字电路和/或存储装置(例如，存储器1520)的合适组合设置在电路板上或其他合适的封装中，其基本上将上述合适的组合封闭在外壳内、将上述组合基本上置于外壳的内部或以其他方式相对于外壳固定。
在块2312，距离测量电路1510可以通信地耦合到光发射器1406和传感器1408。在各种实施方案中，可以设置合适的电路板迹线、总线、电线、电缆、带状连接器和/或其他连接件，其用于形成适于在距离测量电路1510和光发射器1406之间以及在距离测量电路1510和传感器1408之间传输模拟和/或数字信号(例如，包括电传输、光传输或信号的其他合适的载体)的信号通路。
在块2314，设置电气仪表电路1514。在各种实施例中，可以将电气仪表电路1514设置在电路板上或其他封装中，其基本上被虐封闭在外壳1402/1602/1902内、基本上被置于外壳1402/1602/1902的内部或以其他方式相对于外壳1402/1602/1902固定，以便外壳1402/1602/1902可以向电气仪表电路1514提供至少某些对于外部环境的保护。在某些实施例中，基于实施例，可以将电气仪表电路1514和距离测量电路1510设置在相同的电路板或其他封装中，并且还可以和距离测量电路1510共享某些部件。如以上对图14A-15的描述，可以利用模拟电路、数字电路和/或存储装置(例如，存储器1520)的合适组合来实现电气仪表电路1514。
在块2316，电气仪表电路1514可以电连接到一个或多个电端子1404和/或无接触式电传感器1604。在各种实施例中，可以在电气仪表电路1514和一个合适的电端子1404之间设置电路板迹线、电缆、电线和/或其他合适的连接件，以便根据测量装置1400/1600/1900的期望的应用，形成具有足够的额定功率的电通路。在某些实施例中，电连接可以是不可切换的，以使得可以为每个电端子1404都分配特定类型的输入(例如，用于电压测量的端子、用于电流测量的端子、用于接地的端子或用于其他类型的输入的端子)。在其他实施例中，可以将电连接路由到自动或手动开关电路，所述开关电路可以作为电气仪表电路1514的一部分、用户控制器1422的一部分或者作为独立部件。在该实施例中，电端子1404可以是可切换的(例如，通过自动感测和/或接收手动选择来调整开关电路)，以选择性地接收不同类型的输入。在其他实施例中，一些电端子1404可以是可切换的，而其他是不可切换的。在各种实施例中，可以打印、压纹、雕刻相应的标记或文字或以其他方式将其设置给外壳1402/1602/1902外部上的每个电端子1404附近，以指示每个电端子1404连接的是哪种类型的输入。在某些实施例中，当没有可拆卸的设置非接触式电传感器1604时，可以设置无线通信模块1613。
在块2318，可以设置长度测量电路1512。在各种实施例中，可以将长度测量电路1512设置在电路板上或其他封装中，其基本上被封闭在外壳1402内、基本上被置于外壳1402的内部或以其他方式相对于外壳1402固定，以便外壳1402可以向长度测量电路1512提供至少某些对于外部环境的保护。在某些实施例中，可以将长度测量电路1512和距离测量电路1510和/或电气仪表电路1514设置在相同的电路板上或其他封装中。在某些实施例中，长度测量电路1512还可以与距离测量电路1510和/或电气仪表电路1514共享某些部件。如以上对图14A-15的描述，可以利用模拟电路、数字电路和/或存储装置(例如，存储器1520)的合适组合来实现长度测量电路1512。
在块2320，长度测量电路1512可以电连接到一个或多个电端子1404。在各种实施例中，可以在长度测量电路1512和一个合适的电端子1404之间设置电路板迹线、电缆、电线和/或其他合适的连接件，以便根据测量装置1400的期望的应用，形成具有足够的额定功率的电通路。在各种实施例中，电连接件可以是有线的、路由的或以与块2316描述的类似的方式形成的不可切换的或可切换的电连接件。
在块2322，可以设置显示器1418。在各种实施例中，可以将显示器1418安装、装配、连接到外壳1402/1602或者以其他方式固定在外壳1402/1602上，并且可以至少具有暴露于外壳1402的外表面的读出面板(例如，VFD面板、LED面板或其他多段或点阵面板)或电子显示屏幕(例如，LCD显示屏)部分。例如，在一个实施例中，如图14A、17或18所示，显示器1418可以置于外壳1402/1602中或以其他方式相对于外壳1402/1602固定，以将读出面板置于暴露于外壳1402/1602的前表面以供用户查看。如以上对图14A-15的描述，可以利用读出面板或电子屏、显示处理器、和/或存储装置(例如，存储器1520)来实现显示器1418。
在块2324，显示器1418可以通信地耦合到距离测量电路1510、电气仪表电路1514、长度测量电路1512和/或测量装置1400/1600的其他部件。在各种实施例中，可以在显示器1418和测量装置1400/1600的各个部件之间设置合适的电路板迹线、总线、电线、电缆、带状连接器和/或其他连接件，以形成适于传输模拟和/或数字信号的信号通路，所述模拟和/或数字信号可以是指示各个电路确定的各个测量值的编码信息。在某些实施例中，当显示器1424被配置为显示测量信息和用户可见热图像时，可以省略块2322和2324。
在块2326，可以设置用户控制器1422。在各种实施例中，可以将用户控制器1422设置、安装在外壳1402/1602/1902上或者以其他方式相对于外壳1402/1602/1902固定，以使得旋钮、按钮、键盘、滑块和/或其他用户激活输入装置可以暴露于外壳1402/1602/1902的外表面以接收和用户的交互或接收用户输入。例如，如图14A、17、18或20所示，带有合适的文字或标记的用户控制器1422的旋钮或其他用户输入装置可以暴露于外壳1402/1602/1902的前表面。在各种实施例中，用户控制器1422可以通信地耦合到(例如，利用合适的电路板迹线、总线、电线、电缆、带状连接器和/或适于传送模拟和/或数字信号的其他连接件)包括距离测量电路1510、电气仪表电路1514和/或长度测量电路1512在内的各个部件。在某些实施例中，当用户控制器1422可以实现为呈现在显示器1418或显示器1424上的GUI时，可以省略块2326。
在块2328，可以安装红外成像模块1416。在各种实施例中，可以将红外成像模块1416安装、装配或连接到外壳1402/1602/1902的适于合适的提供红外成像模块1416以便无阻碍的查看场景(例如，场景1540)的位置。在某些实施例中，可以使红外成像模块1416相对于光发射器1406定向，以便可以将来自光发射器的光束的碰撞点置于红外成像模块1416的FOV 1541内。例如，在一个实施例中，如图14A-14B所示，可以将至少红外成像模块1416的焦平面的透镜或其它孔暴露的设置在外壳1402的顶侧靠近光发射器1406的位置。在一个实施例中，可以由插座(例如，上述图1-2的插座104)容纳并固定红外成像模块1416。在一个实施例中，可以设置合适的销、卡片、插头或其他紧固件以可释放地连接实现为***单元(例如，附加模块)的红外成像模块1416。在某些实施例中，可以以与红外成像模块1416类似的方式安装非热成像模块1626。在某些实施例中，可以将红外成像模块1416和非热成像模块1626一起设置在双传感器模块中并安装在一起。
在块2330，可以设置显示屏(例如，显示器1424)。在各种实施例中，可以将显示屏1424安装、装配、连接到外壳1402/1602/1902，或相对于外壳1402/1602/1902固定，并且可以至少具有暴露于外壳1402/1602/1902的外表面的电子显示屏幕(例如，LCD显示屏)部分。例如，在一个实施例中，如图14A、17、18或20所示，可以将显示器1424置于外壳上或以其他方式相对于外壳固定，以便电子显示屏部分暴露于外壳1402/1602/1902的前表面以供用户查看。在某些实施例中，当值设置一个显示器1418时，可以省略块2330。
在块2332，显示屏(例如，显示器1424)可以通信地耦合到处理器1519、红外成像模块1416和/或测量装置1400/1600/1900的其他部件。在各种实施例中，可以在显示屏和红外成像模块之间设置合适的电路板迹线、总线、电线、电缆、带状连接器和/或其他连接件，以形成适于传输模拟和/或数字信号的信号通路，所述模拟和/或数字信号可以对红外成像模块1416捕获和/或产生的原数据或用户可见热图像进行编码。在显示器1418可以被配置为呈现用户可见热图像的实施例中，显示器1418可以通信地耦合到红外成像模块1416。
图24示出了根据本公开的实施例的测量装置2400的另一实施例的框图。如示出的，测量装置2400可以包括上文对测量装置1400和测量装置1600描述并且由类似标号指示的各种部件。测量装置2400还可以包括外部传感器连接器2402、电缆或线2403、针型湿度传感器2402、光发射器2406、无针湿度传感器2427等。
无针湿度传感器2427可以被配置为在将测量装置2400放置到材料(例如固体材料(例如木头))、靠材料放置或另外接近材料放置时采用湿度读数。在某些实施例中，无针湿度传感器2427是一体式触垫型湿度测量装置，如在2014年5月20日授权的名称为“Moisturemeter with non-contact infrared thermometer”的美国专利No.8,727,608中描述的，通过引用的方式将其整体并入本文中。无针湿度传感器2427可以基于电场测量湿度。无针湿度传感器2427可以位于外壳1602的后面，使得外壳可以被直接置于材料上，所述材料的湿度待测量。无针湿度传感器2427可以是湿度传感器1627的实现方式。
针型湿度传感器2404可以通过电缆2403可移除地耦合于外部传感器连接器2402。针型湿度传感器2404可以是如在2014年5月20日授权的题为“Moisture meter with non-contact infrared thermometer”的美国专利No.8,727,608中描述的针型湿度感测装置。针型湿度传感器2404可以包括多个针来与材料表面接触或穿透材料表面。针型湿度传感器2404可以被配置为基于电阻率变化测量湿度。
无针湿度传感器2427、针型湿度传感器2404或两者可以是湿度传感器1627的实现方式。
光发射器2406可以是激光束发射器，例如激光指向仪，其被配置为发射激光束以在材料表面上产生可见点。光发射器2406可以与红外成像模块1416对准或大致对准，使得在红外成像模块1416的FOV(例如FOV 1541)内在材料表面上产生可见点。例如，可以在相对于FOV 1541位于中心的表面上产生可见点。光发射器2406可以是例如光发射器1406的实现方式，或是独立部件。
附加传感器1629可以包括环境相对湿度和/或环境温度(RH/T)传感器，如在2014年5月20日授权的题为“Moisture meter with non-contact infrared thermometer”的美国专利No.8,727,608中描述的。RH/T传感器可以位于探针内部或探针中，所述探针从外壳延伸并且通过电缆耦合到外壳。在某些实施例中，RH/T传感器可移除且可替换。
如参考图15和图16描述的，显示器1424可以适于从红外成像模块1416捕获的热图像和/或从通过使热图像与非热成像模块1626捕获的非热图像组合所生成的图像显示用户可见热图像。在某些实施例中，显示器1424可以进一步适于显示适合于呈现测量装置2400生成的信息的数字、字母和/或符号。
例如，处理器1519和/或显示器1424可以适于生成所测量的湿度性质/参数信息以供显示。所测量的湿度性质/参数信息可以包括数位，其具有被显示来指示信息类型和可适用单位的合适的字母或符号。进一步举例，处理器1519和/或显示器1424可以被配置为除数字呈现外或代替该数字呈现，还生成由测量装置2400生成的信息的图形呈现以供显示。这样的图形呈现可以包括例如条形图、饼状图、表盘、线形图、图像、图形或对应测量值的其他合适呈现。在这样的实施例中，当在显示器1424上也显示用户可见热图像时，处理器1519和/或显示器1424可以适于使生成的字母、数字、符号、图形和/或测量信息的其他表示叠加到用户可见热图像之上。
处理器1519和/或显示器1424可以适于使指示光发射器1416发射的光束线的碰撞点的十字准线图像叠加在用户可见热图像上。因此，叠加到用户可见热图像之上的十字准线图像可以与光束线对准。
处理器1519和/或显示器1424可以适于冻结或保持用户可见热图像(例如，用户可见热图像帧)、响应于湿度传感器2427或2404确定湿度参数而生成湿度参数信息、使湿度参数信息叠加在所冻结的用户可见热图像上、响应于湿度传感器2427或2404确定湿度参数而生成更新的湿度参数信息以及用更新的湿度参数信息来更新所叠加的湿度参数信息。处理器1519和/或显示器1424可以适于。进一步地，处理器1519和/或显示器1424可以适于捕获所显示的图像，其包括所冻结的用户可见热图像和叠加信息，例如十字准线和湿度参数信息。所捕获的图像可以存储在存储器(例如存储器1520)中。
图像冻结/保持特征连同湿度读数和/或十字准线叠加有利地允许冻结用户可见热图像，并且在测量装置2400更接近正测量的材料表面移动时持续更新湿度读数，例如在使用无针(垫型)传感器2427用于湿度读取时。此外，可以方便地捕获用户可见热图像和湿度测量以供存储和回顾。
图25A和25B分别示出了根据本公开的实施例实现的测量装置2400的外部正面和背面侧视图。设置外壳1602，其保护性地保护测量装置2400的各种部件，并且可以具有方便用户手持使用的形状和尺寸。在各种实施例中，外壳1602可以例如通过注塑工艺或使用耐用橡胶和/或其他复合材料的其他制造技术而加固。
显示器1424相对于外壳1602设置以供用户查看，例如如在图25A和25B示出的实施例中所示出的那样在外壳1602的正面或如其他实施例所期望的那样在外壳1602的其他合适的外侧上。在示出的实施例中，各种用户控制器部件1422也设置在外壳1602的正面，但根据各种实施例，用户控制器部件1422中的全部或一些可以如适合于在用户手持使用期间方便获取而设置在外壳1602的一个或多个其他外侧上。用户控制器部件1422可以包括例如用于冻结热图像的按钮、菜单导航、光发射器和十字准线激活、电源键或在本文对湿度计1602描述的其他功能性。如上文论述的，除根据各种实施例的按钮外或代替这些按钮，可以使用滑动开关、旋转开关、键区、触屏或其他用户输入机构。
图25A还示出***到在外壳1602上设置的外部传感器连接器(例如，外部传感器连接器2402)的外部针型湿感湿度传感器2504(例如，针型湿度传感器2404)。在一个实施例中，外部针型湿度传感器2504可以包括一个或多个针2505，所述针可以被驱使所述针进入(例如，穿透)表面(例如，墙或天花板)以用于基于电阻率的湿度感测。外部针型湿度传感器2504可以包括电路(例如，逻辑器件)，其被配置为经由连接线2503和外部传感器连接器将指示使用使用针2505感测的湿度水平的信号传送到测量装置2400。如在本文进一步论述的，连接线2503可以扩展成合适长度(例如，约2米)，使得外部针型湿度传感器2503测量湿度的区域的热图像可以连同相同图像上的所测量的湿度水平一起捕获。在某些实施例中，外部针型湿度传感器2504可不包括连接线2503，而是替代地，无线地传送湿度水平的信号。外部针型湿度传感器2504的逻辑电路可以至少部分包封在外壳2507中，所述外壳在各种实施例中被加固以承受驱使针2505进入表面的捶打。
红外成像模块1461的孔径2516(例如，可以包括透镜或其他光学元件)和光发射器2406的孔径2506(例如，可以包括透镜或其他光学元件)设置在外壳1602的相同侧上，举例来说，例如如图25A和25B示出的实施例中所示出的那样在背面上。另外，孔径2516和2506彼此十分接近并且机械和/或光学地对准，使得来自光发射器2406的光束的碰撞点至少近似(例如，说明考虑视差)对应于红外成像模块1416捕获的热图像中的特定区域。从而，例如，至少地近似指示光束的碰撞点的十字准线、十字线或其他视觉瞄准引导可以由处理器1519叠加到显示器1424上所呈现的用户可见热图像之上，这可以有益地引导期望的湿度测量位置的准确瞄准和精确定位。
无针湿度传感器2427(例如，垫型湿度传感器)可以设置在外壳1602的侧面上(例如，至少部分被所述侧面包围)，例如在如图25A和25B示出的实施例中所示出的那样在背面上或在其他实施例中在其他侧上，使得通过将外壳1602置于待测量表面附近或所述表面上来进行湿度测量。尽管未针对图25A和25B示出的例子示出，但是可以设置非热成像模块1626的孔径，并且使其大致与包括非热成像模块1626的其他实施例的孔径2516对准。
图26是根据本公开的实施例的用户可见热图像2600的示例屏幕截图，其中视觉瞄准引导2602(例如，十字准线或十字线)和测量读取测量读数2604叠加且显示(例如，在显示器1424上)以供用户查看的用户可见热图像2600的示例屏幕截图。在示例的用户可见热图像2600中，如对区域2606所指示的，热异常(例如，具有与表面的其他区域不同的温度)可以通过不同阴影或颜色(例如，根据调色板或用于从红外成像模块1416捕获的热图像生成用户可见图像的其他可视化方案)而可辨别。
从而因此，通过查看用户可见热图像2600，用户可以例如仅仅通过用测量装置2400的红外成像模块1416快速扫描大的场地(例如，整个建筑、屋顶、天花板、墙或用于建筑检查的其他场地)而准确且高效地“热瞄准”感兴趣的一个或多个局部区域。因为视觉瞄准引导2602大致与来自光发射器2406的光束的碰撞点对准(例如，配准)，用户可以进一步精确定位一个定位置来放置针型湿度传感器2404/2504或无针湿度传感器2427，以在查看叠加到用户可见热图像2600之上的瞄准引导2602时，通过瞄准测量装置2400并且因此瞄准与视觉瞄准引导2602对准的光碰撞点来对感兴趣的确切位置测量湿度参数。此外，用户可见热图像2600可以被处理器1519响应于经由用户控制器1422的用户输入而冻结(例如，维持相同图像帧)，同时测量读数2604基于所确定的湿度参数而被更新并且叠加到所冻结的用户可见热图像上，由此有利地允许用户在一个屏幕中获得并且捕获问题区域的用户可见热图像连同感兴趣区的精确定位区域的现场湿度读数(例如，根据用户的瞄准，所述现场湿度读数可以与叠加后的视觉瞄准引导2602大致一致)。
图27是根据本公开的实施例的用户可见热图像2700的另一个示例屏幕截图，其中视觉瞄准引导2602和测量读数2604叠加且显示以供用户查看。如在该示例屏幕截图中示出的，置于期望位置处用于湿度测量的外部针型湿度传感器2504连同叠加后的视觉瞄准引导2602和测量读数2604在用户可见热图像2700中也都可见(例如，如在该例子中对区域2708所指示的)。因此，在使用外部针型湿度传感器2504时，用户可以有利地在一个屏幕中一起获得并且捕获问题区域的用户可见热图像和外部针型湿度传感器2504进行的测量的具***置，连同现场湿度读数。
在合适的情况下，可通过硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现本公开所提供的各种实施例。同样的在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件合并为包括软件、硬件和/或二者的复合部件。在合适的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可将本文所提出的各种硬件部件和/或软件部件分离为包括软件、硬件和/或二者的子部件。另外，在合适的情况下，可以预期的是，软件部件能够实现为软件部件，反之亦然。
根据本公开的软件，例如，非暂时性指令、程序代码和/或数据可存储在一个或者多个非暂时性机器可读介质中。还可以预期的是，可使用一个或者多个通用或者专用计算机和/或计算机***、网络和/或其他方式来实现本文所提及的软件。在合适的情况下，本文所描述的各种步骤的顺序可以改变、合并为复合步骤和/或分离为子步骤，以提供本文所描述的功能。
以上所描述的实施例仅为了举例说明，而不是限制本发明。还应当理解的是，根据本发明的原理，许多修改和改变是可能的。因此，本发明的范围仅由下面的权利要求书限定。

Claims (18)

1.一种用于红外成像和进行湿度测量的设备，所述设备包括：
红外(IR)成像模块，其被配置为捕获场景的热图像；
湿度传感器，其被配置为检测与外部制品相关的湿度参数；
外壳，其被配置为由用户手持并且至少部分包围所述IR成像模块；
显示器，其相对于所述外壳固定并且被配置为显示用户可见热图像；
存储器；
激光指向仪，其被配置为发出光束线；以及
逻辑器件，其被配置为：
冻结所述显示器上的用户可见热图像；
使十字准线图像叠加到所述显示器上的冻结的用户可见热图像之上，其中，所述十字准线图像指示所述光束线的碰撞点；
使指示在所述碰撞点的位置处的所述湿度参数的第一检测的信息叠加到所述显示器上的冻结的用户可见热图像之上；
捕获显示器上显示的图像，其中，所述图像包括冻结的用户可见热图像、叠加的信息和十字准线图像；
在存储器中存储捕获的图像；以及
更新叠加的信息来指示在所述碰撞点的所述位置处的所述湿度参数的第二检测。
2.如权利要求1所述的设备，所述逻辑器件进一步被配置为：
生成指示所述湿度参数的第一检测的信息；
生成指示所述湿度参数的第二检测的更新的信息；以及
用所述更新的信息更新所述叠加的信息。
3.如权利要求1所述的设备，其中：
所述湿度参数包括水分的存在和/或含量；以及
所述湿度传感器被配置为检测所述外部制品中水分的存在和/或含量。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述湿度传感器被配置为通过生成电场并且感测由于所述外部制品中水分的存在和/或含量引起的所述电场的变化来检测水分的存在和/或含量。
5.如权利要求3所述的设备，其中，所述湿度传感器包括多个触针，并且被配置为通过感测由于水分的存在和/或含量引起的接触所述外部制品的所述触针之间的电阻变化来检测水分的存在和/或含量。
6.如权利要求3所述的设备，其中，所述湿度传感器包括外部针型湿度传感器，所述外部针型湿度传感器被配置为经由有线或无线连接传送指示水分的存在和/或含量的信号。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述逻辑器件进一步被配置为处理所述IR成像模块捕获的热图像来生成所述用户可见热图像。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述IR成像模块包括微测辐射热计的阵列。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述逻辑器件进一步被配置为：
捕获显示器上显示的更新的图像，所述更新的图像包括所述冻结的用户可见热图像、更新的叠加的信息和十字准线图像；以及
将捕获的更新的图像存储在所述存储器中。
10.一种用于红外成像和进行湿度测量的方法，所述方法包括：
捕获场景的热图像；
基于所述热图像生成用户可见热图像；
显示所述用户可见热图像；
冻结所述用户可见热图像；
发出光束线；
使十字准线图像叠加到所述显示器上的冻结的用户可见热图像之上，其中，所述十字准线图像指示所述光束线的碰撞点；
确定与外部制品相关的、在所述碰撞点的位置处的湿度参数的第一测量；
使指示在所述碰撞点的位置处的湿度参数的所述第一测量的信息叠加到冻结的用户可见热图像之上；
确定与所述外部制品相关的、在所述碰撞点的位置处的湿度参数的第二测量；
捕获显示器上显示的图像，其中，所述图像包括冻结的用户可见热图像、叠加的信息和十字准线图像；
在存储器中存储捕获的图像；以及
更新叠加的信息来指示在所述碰撞点的所述位置处的所述第二测量。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
生成指示所述第一测量的信息；以及
生成指示所述第二测量的更新的信息；
其中所述更新包括用所述更新的信息来更新所述叠加的信息。
12.如权利要求10所述的方法，其中：
所述湿度参数包括水分的存在和/或含量；并且
所述第一测量的确定和所述第二测量的确定均包括检测所述外部制品中水分的存在和/或含量。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述水分的存在和/或含量的检测包括生成电场并且感测由于所述外部制品中水分的存在和/或含量引起的所述电场的变化。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述水分的存在和/或含量的检测包括感测由于水分的存在和/或含量引起的接触所述外部制品的触针之间电阻的变化。
15.如权利要求10所述的方法，进一步包括处理所述热图像来生成所述用户可见热图像。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述热图像的处理包括通过可辨别阴影或颜色来指示所述用户可见热图像中的热异常。
17.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
确定与所述外部制品相关的物理参数和/或另一个湿度参数的第一测量；以及
确定与所述外部制品相关的所述物理参数和/或其他湿度参数的第二测量；
其中所述信息的叠加进一步将所述物理参数或所述其他湿度参数的第一测量指示到所述冻结的用户可见热图像之上，并且其中所述叠加的信息的更新进一步指示所述物理参数和/或所述其他湿度参数的第二测量。
18.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
捕获显示器上显示的更新的图像，所述更新的图像包括所述冻结的用户可见热图像、更新的叠加的信息和十字准线图像；以及
将更新的捕获的图像存储在所述存储器中。
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