CN114902651A - 成像***及其操作方法 - Google Patents

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CN114902651A CN202080090872.5A CN202080090872A CN114902651A CN 114902651 A CN114902651 A CN 114902651A CN 202080090872 A CN202080090872 A CN 202080090872A CN 114902651 A CN114902651 A CN 114902651A
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Abstract

本文公开了一种方法，其包括：对于i＝1，…，N，将同一辐射检测器(100)的像素(i)(150)暴露于辐射(i)，从而在所述像素(i)(150)中引起表观信号(i)，其中在所述像素(i)(150)暴露于所述辐射(i)时，所述像素(i)(150)处于温度(i)；对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)(150)的所述温度(i)；并且对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(i)和所述温度(i)确定所述辐射(i)的相同辐射特性的实际值(i)，其中N为正整数。所述辐射特性可以是辐射强度、辐射相位或辐射极化。

Description

成像***及其操作方法
【技术领域】
本文的公开涉及辐射检测器。
【背景技术】
辐射检测器是一种测量辐射的特性的装置。所述特性的示例可包括辐射的强度、相位和偏振的空间分布。所述辐射可以是与物体相互作用的辐射。例如，由辐射检测器测量的辐射可以是已经从物体穿透或从物体反射的辐射。所述辐射可以是电磁辐射，比如红外光、可见光、紫外光、X射线或γ射线。所述辐射可以是其他类型，比如α射线和β射线。辐射可包括辐射粒子，例如光子(电磁波)和亚原子粒子。
【发明内容】
本文公开一种方法，其包括：对于i＝1，…，N，将同一辐射检测器的像素(i)暴露于辐射(1，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(1，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)时，所述像素(i)处于温度(1，i)；对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(1，i)；并且对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(1，i)和所述温度(1，i)确定所述辐射(1，i)的实际强度(1，i)，其中N为正整数。
根据实施例，N大于1。
根据实施例，所述方法进一步包括：对于i＝1，…，N，将所述像素(i)暴露于辐射(2，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(2，i)，其中当所述像素(i)暴露于所述辐射(2，i)时，所述像素(i)处于温度(2，i)；对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(2，i)；并且对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(2，i)和所述温度(2，i)确定所述辐射(2，i)的实际强度(2，i)。
根据实施例，所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括使用遍布所述辐射检测器的Q个温度计测量所述温度(1，i)，i＝1，…，N，并且Q是正整数。
根据实施例，Q＝N，并且所述Q个温度计被一对一放置在所述像素(i)，i＝1，…，N，处。
根据实施例，Q<N，并且所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，涉及插值。
根据实施例，所述方法进一步包括，对于i＝1，…，N，确定(A)入射在所述像素(i)上的辐射(i)的实际强度(i)，(B)由所述像素(i)中的所述辐射(i)引起的表观信号(i)，和(C)所述辐射(i)入射到所述像素(i)时所述像素(i)的温度(i)之间的关系式(i)，其中对于i＝1，…，N，所述的确定所述实际强度(1，i)是使用所述关系式(i)执行的。
根据实施例，所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括：对于i＝1，…，N，用所述表观信号(i)和所述温度(i)表示所述实际强度(i)的通用公式(i)，每个所述通用公式(i)，i＝1，…，N，具有M个系数，因此得到MxN个系数，其中M为正整数；对于i＝1，…，N，获取所述实际强度(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据；将所述实验数据代入所述通用公式(i)，i＝1，…，N，因此得到MxN个系数的MxN个方程式；求解所述MxN个系数的MxN个方程式；并且将所述MxN个系数的值代入到所述通用公式(i)，i＝1，…，N，中，得到分别以所述表观信号(i)，i＝1，…，N，和所述温度(i)，i＝1，…，N，表示的所述实际强度(i)，i＝1，...，N，的特定公式(i)，i＝1，...，N，并且其中对于i＝1，…，N，所述的使用所述关系式(i)包括使用特定公式(i)。
根据实施例，所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括通过将所述像素(i)，i＝1，…，N，暴露在M个已知强度的辐射中，从而获取对于i＝1，…，N，的所述实际强度(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据。
根据实施例，所述M个辐射中的每个辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，中具有均匀的强度。
根据实施例，所述M个辐射中的辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，上具有零强度。
根据实施例，所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括：对于i＝1，...，N，将所述像素(i)暴露在已知实际强度(3，i)的辐射(3，i)下，从而在所述像素(i)中产生表观信号(3，i)；对于i＝1，…，N，利用所述关系式(i)，确定根据所述实际强度(3，i)和所述表观信号(3，i)的所述像素(i)的温度(3，i)；并且对于i＝1，…，N，使用所述温度(3，i)作为所述温度(1，i)的值。
根据实施例，所述的将所述像素(i)暴露于所述辐射(3，i)基本上在将所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)的之前或之后进行。
本文公开一种方法，其包括：对于i＝1，…，N，将同一辐射检测器的像素(i)暴露于辐射(1，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(1，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)时，所述像素(i)处于温度(1，i)；对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(1，i)；并且对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(1，i)和所述温度(1，i)确定所述辐射(1，i)的相同辐射特性的实际值(1，i)，其中N为正整数。
根据实施例，所述辐射特性是辐射强度、辐射相位或辐射极化。
根据实施例，N大于1。
根据实施例，所述方法进一步包括：对于i＝1，…，N，将所述像素(i)暴露于辐射(2，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(2，i)，其中当所述像素(i)暴露于所述辐射(2，i)时，所述像素(i)处于温度(2，i)；对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(2，i)；并且对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(2，i)和所述温度(2，i)确定所述辐射(2，i)的所述辐射特性的实际值(2，i)。
根据实施例，所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括使用遍布所述辐射检测器的Q个温度计测量所述温度(1，i)，i＝1，…，N，并且Q是正整数。
根据实施例，Q＝N，并且其中所述Q个温度计被一对一放置在所述像素(i)，i＝1，…，N，处。
根据实施例，Q<N，并且其中所述的确定温度(1，i)，i＝1，…，N，涉及插值。
根据实施例，所述方法进一步包括，对于i＝1，…，N，确定(A)入射在所述像素(i)上的辐射(i)的所述辐射特性的实际值(i)，(B)由所述像素(i)中的所述辐射(i)引起的表观信号(i)，和(C)所述辐射(i)入射到所述像素(i)时所述像素(i)的温度(i)之间的关系式(i)，其中对于i＝1，…，N，所述的确定所述实际值(1，i)是使用所述关系式(i)执行的。
根据实施例，所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括：对于i＝1，…，N，用所述表观信号(i)和所述温度(i)表示所述实际值(i)的通用公式(i)，每个所述通用公式(i)，i＝1，…，N，具有M个系数，因此得到MxN个系数，其中M为正整数；对于i＝1，…，N，获取所述实际值(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据；将所述实验数据代入所述通用公式(i)，i＝1，…，N，因此得到MxN个系数的MxN个方程式；求解所述MxN个系数的MxN个方程式；并且将所述MxN个系数的值代入到所述通用公式(i)，i＝1，…，N，中，得到分别以所述表观信号(i)，i＝1，…，N，和所述温度(i)，i＝1，…，N，表示的所述实际值(i)，i＝1，...，N，的特定公式(i)，i＝1，...，N，并且其中对于i＝1，…，N，所述的使用所述关系式(i)包括使用特定公式(i)。
根据实施例，所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括：通过将所述像素(i)，i＝1，…，N，暴露在M个已知所述辐射特性的值的辐射中，从而获取对于i＝1，…，N，的所述实际值(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据。
根据实施例，所述M个辐射中的每个辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，中具有所述辐射特性的均匀的强度。
根据实施例，所述M个辐射中的辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，上具有所述辐射特性的零值。
根据实施例，所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括：对于i＝1，...，N，将所述像素(i)暴露在已知所述辐射特性的实际值(3，i)的辐射(3，i)下，从而在所述像素(i)中产生表观信号(3，i)；对于i＝1，…，N，利用所述关系式(i)，确定根据所述实际值(3，i)和所述表观信号(3，i)的所述像素(i)的温度(3，i)；并且对于i＝1，…，N，使用所述温度(3，i)作为所述温度(1，i)的值。
根据实施例，所述的将所述像素(i)暴露于所述辐射(3，i)基本上在将所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)的之前或之后进行。
【附图说明】
图1示意示出根据实施例的一种辐射检测器。
图2A示意示出根据实施例的所述辐射检测器的简化横截面图。
图2B示意示出根据实施例的所述辐射检测器的详细横截面图。
图2C示意示出根据实施例的所述辐射检测器的替代详细横截面图。
图3示意示出根据实施例的一种成像***。
图4示出根据实施例的概述所述成像***的操作的流程图。
图5示出根据实施例的总结和概括所述成像***的操作的另一流程图。
【具体实施方式】
图1示意示出作为示例的辐射检测器100。所述辐射检测器100可以包括像素150的阵列。该阵列可以是矩形阵列(如图1所示)、蜂窝阵列、六边形阵列或任何其他合适的阵列。在图1的所述示例中，所述像素150的阵列具有4行7列。然而，通常所述像素150的阵列可以具有任意数量的行和任意数量的列。
每个像素150可以被配置为检测来自辐射源的入射在其上的辐射，并且可以被配置为测量所述辐射的特性(例如，辐射粒子的能量、波长、辐射通量和频率)。例如，每个像素150可以被配置为在一段时间内对入射在其上的其能量落入多个能量箱中的辐射粒子的数量进行计数。所有所述像素150均可以被配置为对在相同时间段内的多个能量箱内入射在其上的辐射粒子的数量进行计数。当所述入射辐射粒子具有相似的能量时，所述像素150可以被简单地配置为对一段时间内入射在其上的辐射粒子的数量进行计数，而无需测量各个辐射粒子的能量。
每个像素150可以具有其自己的模数转换器(ADC)，该模数转换器被配置为将表示入射辐射粒子能量的模拟信号数字化为数字信号，或者将表示多个入射辐射粒子总能量的模拟信号数字化为数字信号。所述像素150可以被配置为并行操作。例如，当一个像素150测量入射的辐射粒子时，另一个像素150可能正在等待辐射粒子到达。所述像素150可以不必是单独可寻址的。
在此描述的辐射检测器100可以具有诸如X射线望远镜、乳腺X射线照相、工业X射线缺陷检测、X射线显微镜或显微照相、X射线铸件检验，X射线无损试验、X射线焊接检验、X射线数字减影血管造影等应用。也可以将所述辐射检测器100用于代替照相底片、照相胶片、光激发磷光板、X射线图像增强器、闪烁体或X射线探测器。所述辐射检测器100还可以用作检测包含物体或场景图像的可见光光子的图像传感器。
图2A示意示出根据实施例的图1中沿2A-2A线的辐射检测器100的简化横截面图。更具体地讲，所述检测器100可包括辐射吸收层110和电子器件层120(例如，专用集成电路)，其用于处理或分析在所述辐射吸收层110中产生的入射辐射的电信号。所述检测器100可包括也可不包括闪烁体(图中未显示)。所述辐射吸收层110可包括半导体材料，诸如硅、锗、砷化镓、碲化镉、镉锌碲或其组合。所述半导体材料对于感兴趣的辐射可具有高的质量衰减系数。
图2B示意示出作为示例的图1中沿2A-2A线的辐射检测器100的详细横截面图。更具体地讲，所述辐射吸收层110可包括由第一掺杂区111、第二掺杂区113的一个或多个离散区114组成的一个或多个二极管(例如，p-i-n或p-n)。所述第二掺杂区113可通过可选的本征区112而与所述第一掺杂区111分离。所述离散区114通过所述第一掺杂区111或所述本征区112而彼此分离。所述第一掺杂区111和所述第二掺杂区113具有相反类型的掺杂(例如，区域111是p型并且区域113是n型，或者区域111是n型并且区域113是p型)。在图2B中的示例中，所述第二掺杂区113的每个离散区114与所述第一掺杂区111和所述可选的本征区112一起组成一个二极管。即，在图2B的示例中，所述辐射吸收层110包括多个二极管(更具体地讲，7个二极管对应于图1的所述阵列中的一行的7个像素150)。所述多个二极管具有电触点119A作为共享(共用)电极。所述第一掺杂区111还可具有离散部分。
所述电子器件层120可包括电子***121，其适用于处理或解释由入射在所述辐射吸收层110上的辐射所产生的信号。所述电子***121可包括模拟电路比如滤波器网络、放大器、积分器、比较器，或数字电路比如微处理器和内存。所述电子***121可包括一个或多个模拟数字转换器。所述电子***121可包括由所述像素150共用的组件或专用于单个像素150的组件。例如，所述电子***121可包括专用于每个像素150的放大器和在所有像素150间共用的微处理器。所述电子***121可通过通孔131电连接到所述像素150。所述通孔之间的空间可用填充材料130填充，其可增加所述电子器件层120到所述辐射吸收层110连接的机械稳定性。其他键合技术有可能在不使用所述通孔131的情况下将所述电子***121连接到所述像素150。
当来自所述辐射源(图中未显示)的辐射撞击包括二极管的所述辐射吸收层110时，所述辐射粒子可被吸收并通过若干机制产生一个或多个载流子(例如，电子，空穴)。所述载流子可在电场下向其中一个所述二极管的电极漂移。所述电场可以是外部电场。所述电触点119B可包括离散部分，其中的每个离散部分与所述离散区114电接触。术语“电接触”可与词语“电极”互换使用。在实施例中，所述载流子可向不同方向漂移，使得由单个辐射粒子产生的所述载流子大致未被两个不同的离散区114共用(“大致未被共用”在这里意指这些载流子中的不到2％、不到0.5％、不到0.1％、或不到0.01％流向与余下载流子不同的一个所述离散区114)。由入射在所述离散区114之一的足迹周围的辐射粒子所产生的载流子大致未被另一所述离散区114共用。与一个离散区114相关联的一个像素150可以是所述离散区114周围的区，由入射在其中的一个辐射粒子所产生的载流子大致全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或超过99.99％)流向其中。即，所述载流子中的不到2％、不到1％、不到0.1％、或不到0.01％流到所述像素150之外。
图2C示意示出根据实施例的图1沿2A-2A线的所述辐射检测器100的替代详细横截面图。更具体地讲，所述辐射吸收层110可包括半导体材料，比如硅、锗、砷化镓、碲化镉、镉锌碲或其组合，的电阻器，但不包括二极管。所述半导体材料对于感兴趣的辐射可具有高的质量衰减系数。在实施例中，图2C中的所述电子器件层120在结构和功能方面类似于图2B中的所述电子器件层120。
当所述辐射撞击包括所述电阻器但不包括二极管的所述辐射吸收层110时，该辐射可被吸收并通过若干机制产生一个或多个载流子。一个辐射粒子可产生10到100000个载流子。所述载流子可在电场下向电触点119A和电触点119B漂移。所述电场可以是外部电场。所述电触点119B包括离散部分。在实施例中，所述载流子可向不同方向漂移，使得由单个辐射粒子产生的所述载流子大致未被所述电触点119B两个不同的离散部分共用(“大致未被共用”在这里意指这些载流子中不到2％、不到0.5％、不到0.1％或不到0.01％流向与余下载流子不同组的离散部分)。由入射在所述电触点119B离散部分之一的足迹周围的辐射粒子所产生的载流子大致未被另一所述电触点119B离散部分共用。与所述电触点119B离散部分之一相关联的一个像素150可以是所述离散部分周围的区，由入射在其中的辐射粒子所产生的载流子大致全部(超过98％、超过99.5％、超过99.9％或超过99.99％)流向其中。即，所述载流子中的不到2％、不到0.5％、不到0.1％、或不到0.01％流到与所述电触点119B离散部分之一相关联的所述像素之外。
图3示意示出根据实施例的成像***300。在实施例中，所述成像***300可以包括所述辐射检测器100和与所述辐射检测器100电连接的计算机310。
在实施例中，所述成像***300的公式确定过程可以执行如下。第一步可以是指定利用所述成像***300测量的辐射特性(例如，强度、相位或偏振等)。例如，假定将放射强度指定为利用所述成像***300测量的放射特性。
接下来，在实施例中，可以为所述28个像素150中的每一个指定实际强度的通用公式。具体地讲，对于i＝1，…，28，所述像素(i)的实际强度的通用公式可以为{Ri＝(1+ai xTi)x Si+bi x Ti}(称为公式Fi_abST)，其中，Ri是入射在所述像素(i)上的辐射(i)的实际强度。Si是由所述像素(i)中的所述辐射(i)引起的表观信号；Ti是所述像素(i)暴露于所述辐射(i)时所述像素(i)的温度；并且ai和bi是两个常数。可以说，Fi_abST是用Si和Ti表示的Ri公式。
更具体地讲，所述像素(1)实际强度的所述通用公式可以是{R1＝(1+a1xT1)xS1+b1xT1}(称为公式F1_abST)，所述像素(2)实际强度的所述通用公式可以是{R2＝(1+a2xT2)xS2+b2xT2}(称为公式F2_abST)，以此类推…，并且所述像素(28)实际强度的所述通用公式可以是{R28＝(1+a28xT28)xS28+b28xT28}(称为公式F28_abST)。
接下来，在实施例中，为了确定所述28个通用公式Fi_abST，i＝1，…，28，中的56个系数ai和bi，i＝1，…，28，的值，所述辐射检测器100(包括所述28个像素150)可以被设置为某个温度，例如，T1＝T2＝...＝T28＝25。本描述中使用的特定值(例如，温度为25)仅用于说明，并不意味着是现实的(因此未示出单位)。
接下来，在实施例中，所述28个像素150处于该温度(即，T1＝T2＝…＝T28＝25)，所述28个像素150可以被暴露于每个像素150已知实际强度的第一辐射，例如，R1＝R2＝...＝R28＝20，从而在像素(1)、像素(2)、...和像素(28)中分别产生28个表观信号S1、S2、...和S28。这28个表观信号S1、S2、…和S28的28个值可以被所述辐射检测器100的电子器件层120读取，并且然后可以被传送到所述计算机310以进行后续处理。
假设如上所述，在T1＝T2＝…＝T28＝25时R1＝R2＝…＝R28＝20导致S1＝51，S2＝52，…和S28＝53(为了简化描述，仅3个特定值51、52和53，分别被提供给像素(1)、像素(2)和像素(28))。R、S和T的这28个实验数据点可以代入上述28个通用公式F1_abST、F2_abST、…和F28_abST中，从而得出56个系数ai和bi，i＝1，…，28，的28个方程式，即：{20＝(1+25a1)x51+25b1}(称为方程式E1A)、{20＝(1+25a2)x52+25b2}(称为方程式E2A)、…和{20＝(1+25a28)x53+25b28}(称为方程式E28A)。
接下来，在实施例中，所述28个像素150仍处于该温度下(即，T1＝T2＝…＝T28＝25)时，所述28个像素150可以被暴露于每个像素150已知实际强度的第二辐射下，例如，R1＝R2＝...＝R28＝0(即，所述第二辐射是总暗度，对于所述28个像素150中的每一个都没有入射辐射)，从而在像素(1)、像素(2)、…和像素(28)中分别产生28个表观信号S1、S2、...和S28。这28个表观信号S1、S2、…和S28的28个值可以被所述辐射检测器100的所述电子器件层120读取，然后可以被传送到所述计算机310以进行后续处理。
假设如上所述，在T1＝T2＝…＝T28＝25时R1＝R2＝…＝R28＝0导致S1＝41，S2＝43，…和S28＝45(为了简化描述，仅3个特定值41、43和45，分别被提供给像素(1)、像素(2)和像素(28))。R、S和T的这28个实验数据点可以代入上述28个通用公式F1_abST、F2_abST、…和F28_abST中，从而得出56个系数ai和bi，i＝1，…，28，的28个方程式，即：{0＝(1+25a1)x41+25b1}(称为方程式E1B)、{0＝(1+25a2)x43+25b2}(称为方程式E2B)、…和{0＝(1+25a28)x45+25b28}(称为方程式E28B)。
接下来，在实施例中，上述两个未知数a1和b1的2个线性方程式E1A和E1B的***(即，{20＝(1+25a1)x51+25b1}和{0＝(1+25a1)x41+25b1})对于a1和b1可以求解，得到a1＝0.04，并且b1＝-3.28。可以将这些特定的a1和b1值代入上述像素(1)的所述通用公式F1_abST中，从而得出像素(1)实际强度{R1＝(1+0.04xT1)xS1-3.28xT1}的特定公式(称为公式F1_ST)。
类似地，在实施例中，上述两个未知数a2和b2的2个线性方程式E2A和E2B的***(即，{20＝(1+25a1)x52+25b1}和{0＝(1+25a1)x43+25b1})对于a2和b2可以求解，得到a2＝0.05，并且b2＝-3.82。可以将这些特定的a2和b2值代入上述像素(2)的所述通用公式F2_abST中，从而得到像素(2)实际强度{R2＝(1+0.05xT2)xS2-3.82xT2}的特定公式(称为的公式F2_ST)。
类似地，在实施例中，上述两个未知数a28和b28的2个线性方程式E28A和E28B的***(即，{20＝(1+25a28)x53+25b28}和{0＝(1+25a28)x45+25b28})对于a28和b28可以求解，得到a28＝0.06，并且b28＝-4.5。可以将这些特定的a28和b28值代入上述像素(28)的所述通用公式F28_abST中，从而得到像素(28)实际强度{R28＝(1+0.06xT28)xS2-4.5xT28}的特定公式(称为的公式F28_ST)。
可以用类似的方式确定其余25个像素150(即，像素(3)、像素(4)、…和像素(27))的25个实际强度的特定公式。作为上述公式确定过程的结果，为所述辐射检测器100的所述28个像素150确定了实际强度Fi_ST，i＝1，…，28，的所述28个特定公式。
接下来，在实施例中，在如上所述的所述成像***300的公式确定过程执行之后，所述成像***300的成像处理可以被执行如下。首先，在实施例中，所述辐射检测器100的所述28个像素150可以被暴露于来自物体或场景的辐射(即，所述辐射检测器100被用于捕获物体/场景的表观图像)，从而产生所述28个像素150中的28个表观信号S1，S2，…和S28。在所述28个像素150中的这28个表观信号S1，S2，…和S28构成所述物体/场景的表观图像。所述28个表观信号S1，S2，…和S28的28个值可以被获取，以后续用于所述28个特定公式Fi_ST，i＝1，…，28。
接下来，在实施例中，可以通过使用28个温度计(未示出)来测量Ti，i＝1，…，28来获取Ti，i＝1，…，28，的28个值。在实施例中，可以将所述28个温度计一对一地定位在所述28个像素150处。接下来，在实施例中，可以将如上所述获取的56个Si和Ti，i＝1，…，28，的特定值代入所述28个特定公式F1_ST，F2_ST，…和F28_ST，以确定28个像素150的所述28个实际强度Ri，i＝1，…，28。
应当注意的是，Ri，i＝1，…，28，的28个值构成所述物体/场景的实际图像，而Si，i＝1，2，3，的28个值构成了所述物体/场景的表观图像。在上面的示例中，可以说所述物体/场景的实际图像是根据所述物体/场景的所述表观图像和捕捉所述表观图像时所述28个像素150的温度，使用实际强度F1_ST，F2_ST，…和F28_ST的28个特定公式来确定的。
图4根据实施例示出总结所述成像***300(图3)的所述公式确定过程和所述成像过程的流程图400。具体地讲，在所述公式确定过程的步骤A1中，在实施例中，可以指定辐射特性。在上面的示例中，指定了辐射强度。
接下来，在所述公式确定过程的步骤A2中，在实施例中，可以指定每个像素150的实际强度的通用公式。在上面的示例中，对于i＝1，…，28，像素(i)的实际强度的通用公式为{Ri＝(1+aixTi)xSi+bixTi}(即，Fi_abST)。
接下来，在所述公式确定过程的步骤A3中，在实施例中，可以获取实验数据，使得对于i＝1，…，28，获取的像素(i)的Ri、Si和Ti的实验数据点的数量等于实际强度Ri的通用公式中的系数的数量M。在上面的示例中，由于{Ri＝(1+aixTi)xSi+bixTi}具有2个系数ai和bi(即，M＝2)，因此获取所述像素(i)的Ri、Si和Ti的两个实验数据点。总共获取R，S和T的MxN个实验数据点(其中，M＝2，N＝像素数＝28)。
接下来，在所述公式确定过程的步骤A4中，在实施例中，可以为每个所述像素150确定辐射强度的特定公式。具体地讲，在步骤A3中所获取的所述实验数据(MxN个实验数据点)可以被代入到所述N个像素150的实际强度的N个通用公式(即，Fi_abST，i＝1，…，N)，得到具有MxN个系数ai和bi，i＝1，…，N，的MxN个方程式。这些MxN个方程式可以求解出所述MxN个系数的值(其中，在上面的示例中，M＝2，N＝28)。所述MxN个系数ai和bi，i＝1，…，N，的这些MxN个值可以代入到所述N个通用公式Fi_abST，i＝1，…，N，中，从而得到所述N个像素150的实际强度的N个特定公式Fi_ST，i＝1，…，N，(其中，在上面的示例中，M＝2，N＝28)。
在上面的示例中，对于i＝1，…，28，将2个所获取的所述像素(i)的Ri、Si和Ti实验数据点***到所述通用公式Fi_abST中，得出ai和bi的2个方程式，然后求解ai和bi的值。然后将得出的ai和bi的结果值***到所述通用公式Fi_abST中，从而得出像素(i)的特定公式Fi_ST。例如，如上所述，像素(1)的F1_ST是R1＝(1+0.04xT1)xS1-3.28xT1}。
接下来，在实施例中，在所述成像过程的步骤B1中，在实施例中，可以使用所述辐射检测器100捕获物体/场景的表观图像。所述的所述物体/场景的所述被捕获的表观图像提供了所述28个表观信号Si，i＝1，…，28，的28个值。
接下来，在所述成像过程的步骤B2中，在实施例中，可以获取所述28个像素150的28个温度Ti，i＝1，…，28。在上面的示例中，通过使用在所述28个像素150处的所述28个温度计获得所述28个像素150的所述28个Ti，i＝1，…，28，的值。
接下来，在所述成像过程的步骤B3中，在实施例中，可以根据所述物体/场景的所述被捕获的表观图像和所述28个像素150的所述温度来确定所述物体/场景的实际图像。在上面的示例中，分别使用所述28个特定公式Fi_ST，i＝1，...，28，确定Ri，i＝1，…，28，的28个值。所述28个像素150的Ri，i＝1，…，28，的28个值构成所述物体/场景的实际图像。
图5示出了总结和概括根据实施例的所述成像***300(图3)的成像过程的流程图500。在步骤510中，对于i＝1，…，N(N是正整数)，所述辐射检测器100的像素(i)可以暴露于辐射(i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(i)，其中所述像素(i)处于在所述像素(i)暴露于所述辐射(i)时的温度(i)。在步骤520中，对于i＝1，…，N，可以确定所述像素(i)的所述温度(i)。在实施例中，所述温度(i)，i＝1，…，N，可以通过使用被一对一放置在所述像素(i)，i＝1，…，N，处的N个温度计来确定。在步骤530中，对于i＝1，…，N，可以根据所述表观信号(i)和所述温度(i)来确定所述辐射(i)的实际强度(i)。所述N个实际强度(i)，i＝1，…，N，构成所述物体/场景的实际图像。
在上述实施例中，针对所述辐射检测器100具有28个像素150的情况描述了所述公式确定过程和所述成像过程。通常，上述公式确定过程和成像过程可以用于所述辐射检测器100具有任意数量的像素150的情况。
在上述实施例中，辐射强度是人们感兴趣的辐射特性。通常，可以将任何辐射特性(例如强度、相位或偏振等)指定为感兴趣的辐射特性。
在上述实施例中，对于像素(i)，使用实际强度Fi_ST的特定公式来表示Ri、Si和Ti之间的关系(例如，对于像素(1)，{R1＝(1+0.04xT1)xS1-3.28xT1}。通常，可以使用任何关系形式(例如，公式、查找表、图形、曲线等)来表示所述像素(i)Ri、Si和Ti之间的关系。
在上述实施例中，像素150的实际辐射强度的通用公式具有{I＝(1+aT)S+bT}的公式形式。通常，像素150的实际辐射强度的通用公式可以具有以S和T以及一些常数系数表示R的任何公式形式。利用在公式确定过程(图4的步骤A3)中获得的足够的R、S和T的实验数据点，可以确定这些常数系数，因此可以为所述28个像素150中的每一个像素150(图4的步骤A4)确定一个特定公式，该特定公式用以确定以表观信号S和温度T表示的实际辐射强度R。
在上述实施例中，在步骤A3(图4)中，两个选定的已知辐射在所述28个像素150中具有均匀的强度(即，对于第一选定的已知辐射，R1＝R2＝…＝R28＝20，并且对于第二选定的已知辐射，R2＝…＝R28＝0)。通常，选定的已知辐射的Ri，i＝1，…，28，的28个值不必相同。
在上述实施例中，在步骤B2(图4)中，位于28个像素150的每个像素处的温度计用于确定在所述表观图像被捕获时所述像素的所述温度。在替代实施例中，可以在所述辐射检测器100上稀疏地放置更少的温度计(即，温度计的数量小于像素150的数量)，并且可以通过内插来推断每个像素150的温度。
在另一个替代实施例中，可以在没有温度计的情况下确定在所述表观图像被捕获时每个像素150的温度如下。在实施例中，基本上紧接在所述辐射检测器100之后或之前(注意：“基本上紧接”是指紧接或几乎紧接)用于捕获上述物体/场景的表观图像，所述辐射检测器100的28个像素150可以暴露于已知实际强度的辐射(例如，具有已知实际强度的R1＝R2＝…＝R28＝0的完全黑暗)，并且可以获取所得到的28个Si，i＝1，…，28，的28个值。接下来，可以将Ri和Si，i＝1，…，28，的56个值输入步骤A4(图4)中确定的28个特定公式Fi_ST，从而得出28个未知的Ti，i＝1，…，28，的温度方程式。这28个Ti，i＝1，…，28，的温度方程式可以对在所述28个像素150暴露于所述已知辐射(例如，在此示例中的完全黑暗)时所述28个像素150的温度Ti，i＝1，…，28，的28个值求解。然而，因为实际上所述28个像素150暴露于所述已知辐射的时间接近所述物体/场景的表观图像被捕获的时间，所以通过求解上述28个温度方程式而获取的28个温度值可以用作在所述物体/场景的所述表观图像被捕获时所述28个像素150中的28个温度。
在上述实施例中，参考图4，在步骤B1之后执行步骤B2。通常，如果如上所述使用所述温度计确定Ti，i＝1，…，28，则步骤B2可以基本上在步骤B1时执行(即与步骤B1同时执行，或基本上在步骤B1之前或基本上在步骤B1之后)。如果如上所述使用所述替代方法(即，没有温度计)来确定Ti，i＝1，…，28，则可以在足够接近步骤B1的时间(即，基本上紧接在步骤B1之前或之后)执行步骤B2。
在上述实施例中，图4中的步骤B1-B3被执行一次。通常，可以多次执行图4中的步骤B1-B3，以便可以确定相同物体/场景或不同物体/场景的多个实际图像。
在上述实施例中，参考图4，以A1、A2、A3、A4、B1、B2和B3的顺序执行步骤。在替代实施例中，步骤可以以A1、B1、B2、A2、A3、A4和B3的顺序执行，其中步骤B2可以使用温度计执行。其他顺序也是可能的。
在上述实施例中，所述辐射检测器100包括以7行和4列的阵列布置的28个像素150。通常，所述辐射检测器100可以包括以任何方式布置的N个像素150，其中N是正整数。
尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而不是限制性的，其真正的范围和精神应该以本文中的权利要求书为准。

Claims (27)

1.一种方法，其包括：
对于i＝1，…，N，将同一辐射检测器的像素(i)暴露于辐射(1，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(1，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)时，所述像素(i)处于温度(1，i)；
对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(1，i)；并且
对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(1，i)和所述温度(1，i)确定所述辐射(1，i)的实际强度(1，i)，
其中N为正整数。
2.如权利要求1所述的方法，其中N大于1。
3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
对于i＝1，…，N，将所述像素(i)暴露于辐射(2，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(2，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(2，i)时，所述像素(i)处于温度(2，i)；
对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(2，i)；并且
对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(2，i)和所述温度(2，i)确定所述辐射(2，i)的实际强度(2，i)。
4.如权利要求1所述的方法，
其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括使用遍布所述辐射检测器的Q个温度计测量所述温度(1，i)，i＝1，…，N，并且
其中Q是正整数。
5.如权利要求4所述的方法，
其中Q＝N，并且
其中所述Q个温度计被一对一放置在所述像素(i)，i＝1，…，N，处。
6.如权利要求4所述的方法，
其中Q<N，并且
其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，涉及插值。
7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，对于i＝1，…，N，确定(A)入射在所述像素(i)上的辐射(i)的实际强度(i)，(B)由所述像素(i)中的所述辐射(i)引起的表观信号(i)，和(C)在所述辐射(i)入射到所述像素(i)时所述像素(i)的温度(i)之间的关系式(i)，
其中对于i＝1，…，N，所述的确定所述实际强度(1，i)是使用所述关系式(i)执行的。
8.如权利要求7所述的方法，
其中所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括：
对于i＝1，…，N，用所述表观信号(i)和所述温度(i)表示的所述实际强度(i)的通用公式(i)，每个所述通用公式(i)，i＝1，…，N，有M个系数，因此得到MxN个系数，其中M为正整数；
对于i＝1，…，N，获取所述实际强度(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据；
将所述实验数据代入所述公式(i)，i＝1，…，N，因此得到MxN个系数的MxN个方程式；
求解所述MxN个系数的MxN个方程式；并且
将所述MxN个系数的值代入到所述公式(i)，i＝1，…，N，中，得到分别以所述表观信号(i)，i＝1，…，N，和所述温度(i)，i＝1，…，N，表示的所述实际强度(i)，i＝1，...，N，的特定公式(i)，i＝1，...，N，并且
其中对于i＝1，…，N，所述的使用所述关系式(i)包括使用特定公式(i)。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括通过将所述像素(i)，i＝1，…，N，暴露在M个已知强度的辐射中，从而获取对于i＝1，…，N，的所述实际强度(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述M个辐射中的每个辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，中具有均匀的强度。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述M个辐射中的一个辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，上具有零强度。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括：
对于i＝1，...，N，将所述像素(i)暴露在已知实际强度(3，i)的辐射(3，i)下，从而在所述像素(i)中产生表观信号(3，i)；
对于i＝1，…，N，利用所述关系式(i)，确定根据所述实际强度(3，i)和所述表观信号(3，i)的所述像素(i)的温度(3，i)；并且
对于i＝1，…，N，使用所述温度(3，i)作为所述温度(1，i)的值。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述的将所述像素(i)暴露于所述辐射(3，i)基本上在将所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)的之前或之后进行。
14.一种方法，其包括：
对于i＝1，…，N，将同一辐射检测器的像素(i)暴露于辐射(1，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(1，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)时，所述像素(i)处于温度(1，i)；
对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(1，i)；并且
对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(1，i)和所述温度(1，i)确定所述辐射(1，i)的相同辐射特性的实际值(1，i)，
其中N为正整数。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述辐射特性是辐射强度、辐射相位或辐射极化。
16.如权利要求14所述的方法，其中N大于1。
17.如权利要求14所述的方法，其进一步包括：
对于i＝1，…，N，将所述像素(i)暴露于辐射(2，i)，从而在所述像素(i)中引起表观信号(2，i)，其中在所述像素(i)暴露于所述辐射(2，i)时，所述像素(i)处于温度(2，i)；
对于i＝1，…，N，确定所述像素(i)的所述温度(2，i)；并且
对于i＝1，…，N，根据所述表观信号(2，i)和所述温度(2，i)确定所述辐射(2，i)的所述辐射特性的实际值(2，i)。
18.如权利要求14所述的方法，
其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括使用遍布所述辐射检测器的Q个温度计测量所述温度(1，i)，i＝1，…，N，并且
其中Q是正整数。
19.如权利要求18所述的方法，
其中Q＝N，并且
其中所述Q个温度计被一对一放置在所述像素(i)，i＝1，…，N，处。
20.如权利要求18所述的方法，
其中Q<N，并且
其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，涉及插值。
21.如权利要求14所述的方法，其进一步包括，对于i＝1，…，N，确定(A)入射在所述像素(i)上的辐射(i)的所述辐射特性的实际值(i)，(B)由所述像素(i)中的所述辐射(i)引起的表观信号(i)，和(C)在所述辐射(i)入射到所述像素(i)时所述像素(i)的温度(i)之间的关系式(i)，
其中对于i＝1，…，N，所述的确定所述实际值(1，i)是使用所述关系式(i)执行的。
22.如权利要求21所述的方法，
其中所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括：
对于i＝1，…，N，用所述表观信号(i)和所述温度(i)表示所述实际值(i)的公式(i)，每个所述公式(i)，i＝1，…，N，具有M个系数，因此得到MxN个系数，其中M为正整数；
对于i＝1，…，N，获取所述实际值(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据；
将所述实验数据代入所述公式(i)，i＝1，…，N，因此得到MxN个系数的MxN个方程式；
求解所述MxN个系数的MxN个方程式；并且
将所述MxN个系数的值代入到所述公式(i)，i＝1，…，N，中，得到分别以所述表观信号(i)，i＝1，…，N，和所述温度(i)，i＝1，…，N，表示的所述实际值(i)，i＝1，...，N，的特定公式(i)，i＝1，...，N，并且
其中对于i＝1，…，N，所述的使用所述关系式(i)包括使用特定公式(i)。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述的确定所述关系式(i)，i＝1，…，N，包括通过将所述像素(i)，i＝1，…，N，暴露在M个已知所述辐射特性的值的辐射中，从而获取对于i＝1，…，N，的所述实际值(i)、所述表观信号(i)和所述温度(i)的实验数据。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述M个辐射中的每个辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，中具有所述辐射特性的均匀的强度。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述M个辐射中的辐射在整个所述像素(i)，i＝1，…，N，上具有所述辐射特性的零值。
26.如权利要求21所述的方法，其中所述的确定所述温度(1，i)，i＝1，…，N，包括：
对于i＝1，...，N，将所述像素(i)暴露在已知所述辐射特性的实际值(3，i)的辐射(3，i)下，从而在所述像素(i)中产生表观信号(3，i)；
对于i＝1，…，N，利用所述关系式(i)，确定根据所述实际值(3，i)和所述表观信号(3，i)的所述像素(i)的温度(3，i)；并且
对于i＝1，…，N，使用所述温度(3，i)作为所述温度(1，i)的值。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述的将所述像素(i)暴露于所述辐射(3，i)基本上在将所述像素(i)暴露于所述辐射(1，i)的之前或之后进行。
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