机载审查系统的制作方法

本申请要求2015年12月9日提交的名称为“AIRBORNE INSPECTION SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/265,413的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2015年12月9日提交的名称为“AIRBORNE RADIOMETRIC CAMERA SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/265,415的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2015年12月9日提交的名称为“POSITION ENABLED INFRARED CAMERA CONTROL SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/265,416的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2016年8月12日提交的名称为“UNMANNED AERIAL SYSTEM BASED THERMAL IMAGING SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/374,709的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2016年8月12日提交的名称为“UNMANNED AERIAL SYSTEM BASED THERMAL IMAGING AND AGGREGATION SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/374,716的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本申请要求2016年9月30日提交的名称为“UNMANNED AERIAL SYSTEM BASED THERMAL IMAGING SYSTEMS AND METHODS”的美国临时专利申请No.62/402,992的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及红外成像，并且更具体地涉及从无人机系统进行的热成像。

背景技术：

红外成像长期以来用于监测机械、气体处理和发电系统的运行情况。随着红外摄像机的尺寸和重量随着时间而减少，它们的使用已经从主要基于地面的监测扩展到手持监测，并且在最近的系统中，通过使用无人航空系统(UAS)从空中进行监测。随着基于飞行的红外监测系统的使用的增加，伴随而来的是需要提高这种系统的可靠性和准确性，同时遵守对其使用的监管限制。

技术实现要素：

提供基于飞行的红外成像系统和相关技术，并且特别是基于UAS的热成像系统，以改善这种系统相对于传统红外监测系统的监测能力。所描述的红外成像系统的一个或多个实施例可以有利地包括配置为与提供操作控制和耦接的飞行平台和/或红外摄像机的状态的控制器、定向传感器、陀螺仪、加速度计和/或方位传感器中的一个或多个进行通信的红外摄像机。例如，传感器可以安装到飞行平台上或其内部(例如，有人驾驶飞机、 UAS和/或其他飞行平台)，或者可以与控制器集成。

在一个实施例中，一种装置，包括：红外摄像机，配置为获取多个第一图像帧并输出与所述多个第一图像帧相关联的第一图像数据；和飞行平台，配置为耦接到红外摄像机，其中红外摄像机和飞行平台中的一个或两个配置为：确定红外摄像机的位置，确定所述位置是禁止位置，并且改变红外摄像机的特性。

在另一个实施例中，一种装置，包括红外摄像机，配置为捕获和提供红外图像数据；位置确定设备，与红外摄像机相关联并配置为确定红外摄像机的位置；和逻辑设备，与红外摄像机和位置确定设备相关联，配置为：确定红外摄像机处于禁止区域中；并且响应于确定红外摄像机处于禁止区域中而修改红外摄像机的操作特性。

在另一个实施例中，一种方法，包括确定红外摄像机的位置；确定该位置是禁止位置；并改变红外摄像机的操作特性。

在一个实施例中，一种系统，包括：红外摄像机，配置为从飞行平台捕捉目标的红外图像；和逻辑设备，配置为接收由红外摄像机捕获的红外图像，其中逻辑设备配置为：接收与目标相关联的空气温度和相对湿度，并且至少部分基于空气温度和相对湿度确定与目标相关联的辐射调节，其中辐射调节配置为补偿红外摄像机和目标之间的大气干扰。

在另一个实施例中，一种方法，包括：接收与目标相关联的空气温度和相对湿度，以及至少部分地基于空气温度和相对湿度确定与目标相关联的辐射调节，其中辐射调节配置为补偿红外摄像机与目标之间的大气干扰。

在一个实施例中，一种系统，包括：红外摄像机，配置为从飞行平台捕捉目标的红外图像；辐照度检测器，配置为检测与目标相关联的来自飞行平台的背景辐射；和逻辑设备，其中逻辑设备配置为：接收由红外摄像机捕获的红外图像和来自辐照度检测器的背景辐射，并且至少部分地基于背景辐射确定与目标相关联的辐射调节，其中辐射调节配置为补偿由目标朝向红外检测器反射的反射背景辐射。

在另一个实施例中，一种方法，包括：接收由红外摄像机从飞行平台捕获的目标的红外图像；从辐照度检测器接收与目标相关联的背景辐射，以及至少部分地基于背景辐射确定与目标相关联的辐射调节，其中辐射调节配置为补偿由目标朝向红外检测器反射的反射背景辐射。

本发明的范围由权利要求限定，该权利要求通过引用并入本部分。通过考虑以下对一个或多个实施例的详细描述，本领域技术人员将更加完整地理解本发明的实施例以及其附加优点的实现。将参考首先将简要描述的附图。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的移动结构的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的船舶的示意图；

图3A示出了根据本公开的实施例的用于禁用热成像系统的热像仪的处理的流程图；

图3B示出了根据本公开的实施例的根据图3A的处理的禁用热成像系统的热像仪的示例；

图4示出了根据本公开的实施例的大气干扰及其对红外成像系统的操作的影响的示意图；

图5示出了根据本公开的实施例的补偿参考图4描述的大气干扰的红外成像系统的示意图；

图6A－B示出了根据本公开的实施例的补偿参考图4描述的大气和/ 或其他干扰的红外成像系统的示意图；

图7示出了根据本公开的实施例的作为高度的函数的对于各种温度在设定的相对湿度下的大气干扰的曲线图；

图8示出了根据本公开的实施例的操作红外成像系统的各种操作的流程图；

图9图示了根据本公开的实施例的监测结构的红外成像系统的示意图；

图10示出了根据本公开的实施例的操作红外成像系统的各种操作的流程图；

图11示出了根据本公开的实施例的监测结构的红外成像系统的示意图；

图12示出了根据本公开的实施例的操作红外成像系统的各种操作的流程图。

通过参考接下来的详细描述可以最好地理解本发明的实施例及其优点。应该理解，相似的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相似元件。

具体实施方式

提供基于飞行的红外成像系统和相关技术，并且特别是基于UAS的热成像系统，以改善这种系统相对于传统红外监测系统的监测能力。在一些实施例中，如本文描述，红外成像系统可以配置为补偿各种环境影响(例如，太阳的方位和/或强度、大气影响)以提供由红外成像系统成像的目标的高分辨率和准确度的辐射测量结果。在其他实施例中，如本文描述，红外成像系统可以配置为监测红外成像系统的操作的监管限制并相应地调节和/或禁用红外成像系统的操作。

图1示出了根据本公开的实施例的红外成像系统100的框图。在一些实施例中，系统100可以配置为在目标上飞过并且使用红外摄像机140对目标成像。可以(例如，通过红外摄像机140、飞行平台110和/或基站 130)处理得到的影像，并且所述影像通过使用用户接口132(例如，一个或多个显示器(例如多功能显示器(MFD))、便携式电子设备(例如平板电脑、膝上型电脑或智能电话)或其他适当的接口)向用户显示和/或存储在存储器中供以后查看和/或分析。在一些实施例中，系统100可以配置为使用这种影像来控制飞行平台110和/或红外摄像机140的操作，如本文描述，例如控制摄像机安装件122以将红外摄像机122瞄准特定方向或控制推进系统124将飞行平台移动到相对于目标的期望方位。

在图1所示的实施例中，红外成像系统100包括飞行平台110、基站 130和至少一个红外摄像机140。飞行平台110可以配置为飞行并定位和/ 或瞄准红外摄像机140(例如，相对于指定或检测到的目标)，并且可以包括控制器112、定向传感器114、陀螺仪/加速度计116、全球导航卫星系统(GNSS)118、通信模块120、摄像机安装件122、推进系统124和其他模块126中的一个或多个。飞行平台110的操作可以基本上自动的和/ 或部分地或完全地由基站130控制，基站130可以包括用户接口132、通信模块134和其他模块136的一个或多个。红外摄像机140可以物理地耦接到飞行平台110并且配置为捕获通过飞行平台110和/或激战130的操作选择和/或框定的目标方位、区域和/或对象的红外图像。在一些实施例中，系统100的一个或多个元件可以实现在组合的壳体或结构中，该组合的壳体或结构可以耦接到飞行平台110或在飞行平台110内和/或由系统100的用户保持或携带。

控制器112可以实现为任何适当的逻辑设备(例如，处理设备、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储设备、存储器读取器或其他设备或设备的组合)，例如，其可适用于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实现用于控制飞行平台110 和/或系统100的其他元件的各种操作的控制回路的软件指令。这样的软件指令还可以实现用于处理红外图像和/或其他传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户接口132)、查询设备的操作参数、选择设备的操作参数或者执行本文描述的各种操作(例如，由系统100的各种设备的逻辑设备执行的操作)的方法。

另外，可以提供机器可读介质用于存储用于加载到控制器112并由控制器112执行的非暂时性指令。在这些和其他实施例中，控制器112可以在适当的情况下用其他组件来实现，例如易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或用于与系统100的设备接口连接的各种模拟和/或数字组件。例如，控制器112可以适用于随着时间存储例如传感器信号、传感器信息、用于坐标系变换的参数、校准参数、校准点集合和/或其他操作参数，并且使用用户接口132将这些存储的数据提供给用户。在一些实施例中，控制器112例如，可以与飞行平台110的一个或多个其他元件集成，或作为多个逻辑设备分布在飞行平台110、基站130和/或红外摄像机140内。

定向传感器114可以实现为一个或多个如下设备:罗盘、浮标、加速度计和/或能够测量飞行平台110的定向(例如，相对于一个或多个参考定向(例如重力和/或磁北极)的滚动、俯仰和/或偏航的大小和方向)的其他设备，并且提供这种测量结果作为可以传送到系统100的各种设备的传感器信号。陀螺仪/加速度计116可以实现为一个或多个电子六分仪、半导体设备、集成芯片、加速度计传感器、加速度计传感器系统或能够测量飞行平台110的角速度/加速度和/或线性加速度(例如，方向和大小) 并且提供例如这样的测量结果作为可以传送到系统100的其他设备(例如，用户接口132、控制器112)的其他传感器信号。

例如，GNSS 118可以根据任何全球导航卫星系统，该全球导航卫星系统包括基于GPS、GLONASS和/或伽利略的接收器和/或其他设备(例如，或者飞行平台110的元件)，这些设备能够基于从机载和/或地面来源 (例如，eLoran和/或其他至少部分地面系统)接收的无线信号来确定飞行平台110的绝对和/或相对位置，并且能够提供这样的测量结果作为传感器信号来传送到系统100的各种设备。在一些实施例中，GNSS 118可以例如包括高度计或者可以用于提供绝对高度。

通信模块120可以实现为配置为在系统100的各元件之间发送和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块120 可以配置为从基站130接收飞行控制信号并且将它们提供给控制器112和 /或推进系统124。在其它实施例中，通信模块120可以配置为从红外摄像机140接收红外图像(例如，静止图像或视频图像)并将红外图像中继到控制器112和/或基站130。在一些实施例中，通信模块120可以配置为例如支持扩频传输和/或系统100的元件之间的多个同时通信信道。

在一些实施例中，摄像机安装件122可以实现为例如驱动万向架，该驱动万向架可以由控制器112控制以使红外摄像机140相对于目标稳定或者根据期望的方向和/或相对方位瞄准红外摄像机140。这样，摄像机安装件122可以配置为向控制器112和/或通信模块120提供红外摄像机140 的相对定向(例如，相对于飞行平台110的定向)。在其他实施例中，摄像机安装件122可以实现为固定安装件。在各种实施例中，摄像机安装件122 可以配置为提供电力、支持有线通信、提供快门和/或以其他方式促进红外摄像机140的飞行操作。在进一步的实施例中，摄像机安装件122例如可以配置为耦接到激光指示器、测距仪和/或其他设备，以实质上同时支持、稳定、供电和/或瞄准多个设备(例如，红外摄像机140和一个或多个其他设备)。

推进系统124可以实现为可以用于向飞行平台110提供动力和/或提升和/或操纵飞行平台110的一个或多个螺旋桨、涡轮机或其他基于推力的推进系统和/或其他类型的推进系统。在一些实施例中，推进系统124 可以包括可被控制(例如，通过控制器112)为飞行平台110提供升力和运动并且为飞行平台110提供定向的多个螺旋桨(例如，三、四、六、八或其他类型的“直升机”)。在其他实施例中，推进系统110可以主要配置为提供推力，而飞行平台110的其他结构提供提升，例如在固定翼实施例中(例如，其中机翼提供升力)和/或浮空器实施例(例如，气球、飞艇、混合浮空器)。在各种实施例中，推进系统124可以用便携式电源(例如电池和/或内燃机/发电机和燃料供应)来实现。

例如，其他模块126可以包括其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点和/或用于提供飞行平台110的附加环境信息的用户接口设备。在一些实施例中，其它模块126可以包括湿度传感器、风和/或水温度传感器、气压计、高度计、雷达系统、可见光谱摄像机、附加红外摄像机(具有附加安装件)、辐照度检测器和/或环境传感器，该环境传感器提供可以测量结果和/或其他传感器信号(例如红外摄像机140与目标之间的大气中的含水量)，所述测量结果和/或其他传感器信号可以显示给用户和 /或由系统100的其他设备(例如，控制器112)使用以提供飞行平台110 和/或系统100的操作控制或者处理红外影像以补偿环境条件。在一些实施例中，其他模块126可以包括耦接到飞行平台110的一个或多个致动和 /或铰接设备(例如，多光谱有源照明器、可见和/或IR摄像机、雷达、声纳和/或其他致动设备)，其中每个致动设备包括适用于响应于一个或多个控制信号(例如，由控制器112提供)来相对于飞行平台110调节所述设备的定向的一个或多个致动器。

基站130的用户接口132可以实现为一个或多个如下设备：显示器、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、旋钮、方向盘、轭和/或能够接收用户输入和/或向用户提供反馈的任何其他设备。在各种实施例中，用户接口132 可以适用于向系统100的其他设备(例如控制器112)提供用户输入(例如，作为由基站130的通信模块134发送的信号和/或传感器信息的类型)。用户接口132还可以实现为具有一个或多个逻辑设备(例如，类似于控制器112)，所述逻辑设备适用于存储和/或执行实现本文描述的各种处理和 /或方法中的任一个的指令(例如软件指令)。例如，用户接口132可以适用于例如形成通信链路、发送和/或接收通信(例如，红外图像和/或其他传感器信号、控制信号、传感器信息、用户输入和/或其他信息)或者执行本文描述的各种其他处理和/或方法。

在一个实施例中，用户接口132可以适用于显示各种传感器信息和/ 或其他参数的时间序列作为图形或地图的一部分或覆盖在图形或地图上，其可以参考飞行平台110和/或系统100的其他元件的位置和/或定向。例如，用户接口132可以适用于显示覆盖在地理地图上的飞行平台110和 /或系统100的其他元件的位置、航向和/或定位的时间序列，其可以包括指示致动器控制信号、传感器信息和/或其它传感器和/或控制信号的对应时间序列的一个或多个图形。

在一些实施例中，例如，用户接口132可以适用于接收包括系统100 的元件的用户定义的目标航向、航点、路线和/或定向的用户输入，并且产生控制信号以使飞行平台110根据目标航向、路线和/或定向来移动。在其他实施例中，例如，用户接口132可以适用于接收修改控制器112的控制回路参数的用户输入。

在进一步的实施例中，例如，用户接口132可以适用于接收用户输入，该用户输入包括与飞行平台110相关联的致动设备(例如，红外摄像机140) 的用户定义的目标姿态、定向和/或位置，并且根据所述目标姿态、定向和/或位置产生用于调节致动设备的定向和/或位置的控制信号。这种控制信号可以发送到控制器112(例如，使用通信模块134和120)，其然后可以相应地控制飞行平台110。

通信模块134可以实现为配置为在系统100的元件之间发送和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块134 可以配置为将来自用户接口132的飞行控制信号发送到通信模块120或 144。在其他实施例中，通信模块134可以配置为从红外摄像机140接收红外图像(例如，静止图像或视频图像)。在一些实施例中，通信模块134 可以配置为例如支持扩频传输和/或系统100的元件之间的多个同时通信信道。

例如，基站130的其他模块136可以包括其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点和/或用于提供与基站130相关联的附加环境信息的用户接口设备。在一些实施例中，例如，其他模块136可以包括湿度传感器、风和/或水温度传感器、气压计、雷达系统、可见光谱摄像机、红外摄像机、GNSS和/或其他环境传感器，该其他环境传感器提供可以显示给用户和/或由系统100的其他设备(例如，控制器112)使用以提供对飞行平台110和/或系统100的操作控制或处理红外影像以补偿环境条件的测量结果和/或其他传感器信号(例如，大致与基站130处于相同的高度和/或与基站130相同的区域内的大气中的水含量)的。在一些实施例中，其他模块136可以包括一个或多个致动和/或铰接设备(例如，多光谱有源照明器、可见和/或IR摄像机、雷达、声纳和/或其他致动设备)，其中每个致动设备包括一个或多个适用于响应于一个或多个控制信号(例如，由用户接口132提供)来调节设备的定向的致动器。

红外摄像机140的成像模块142可以实现为检测器元件的冷却和/或非冷却阵列，例如量子阱红外光电检测器元件、基于辐射热计或微辐射热计的检测器元件、基于II型超晶格的检测器元件和/或可以布置在焦平面阵列中的其他红外光谱检测器元件。在各种实施例中，成像模块142可以包括一个或多个逻辑设备(例如，类似于控制器112)，其可以配置为在将影像提供给存储器146或通信模块144之前处理由成像模块142的检测器元件捕获的影像。更通常地，成像模块142可以配置为至少部分地或者与控制器112和/或用户接口132一起执行本文描述的任何操作或方法。

在一些实施例中，红外摄像机140可以实现为具有与成像模块142相似的第二或附加成像模块，例如，其可以包括配置为检测其他光谱(例如可见光、紫外线和/或其他光谱或光谱的子集)的检测器元件。在各种实施例中，这样的附加成像模块可以被校准或配准到成像模块142，使得由每个成像模块捕获的图像占据已知且至少和其他成像模块部分重叠的视场，由此允许不同的光谱图像在几何上彼此配准(例如，通过缩放和/或定位)。在一些实施例中，除了依赖于已知的重叠视场之外或作为已知的重叠视场的替代，可以使用模式识别处理将不同的光谱图像彼此配准。

红外摄像机140的通信模块144可以实现为任何有线和/或无线通信模块，该有线和/或无线通信模块配置为在系统100的元件之间发送和接收模拟和/或数字信号。例如，通信模块144可以配置为从成像模块142 向通信模块120或134发送红外图像。在其他实施例中，通信模块144可以配置为从控制器112和/或用户接口132接收控制信号(例如，引导红外摄像机140的捕获、聚焦、选择性滤波和/或其它操作的控制信号)。在一些实施例中，通信模块144可以配置为例如支持扩频传输和/或系统 100的元件之间的多个同时通信信道。

存储器146可以实现为例如一个或多个机器可读介质和/或逻辑设备，所述一个或多个机器可读介质和/或逻辑设备配置为存储软件指令、传感器信号、控制信号、操作参数、校准参数、红外图像和/或有助于系统100 的操作的其它数据，并将其提供给系统100的各种元件。存储器146也可以至少部分地实现为可移动存储器，例如安全数字存储卡，例如包括用于这种存储器的接口。

红外摄像机140的定向传感器148可以实现为类似于定向传感器114 或陀螺仪/加速度计116和/或能够测量红外摄像机140和/或成像模块 142的定向(例如，相对于一个或多个参考定向(例如重力和/或磁北极) 的滚动、俯仰和/或偏航的大小和方向)的另一设备，并且提供这样的测量结果作为传感器信号传送到系统100的各种设备。例如，可以根据任何全球导航卫星系统(包括基于GPS、GLONASS和/或伽利略的接收器和/ 或能够确定红外摄像机140(例如，或红外摄像机140的元件)的绝对和 /或相对位置的其他设备)，基于从机载和/或地面来源接收的无限信号来实现红外摄像机140的GNSS 150，并且GNSS 150能够提供这样的测量结果作为可以传送至系统100的各种设备的传感器信号。

例如，红外摄像机140的其他模块152可以包括其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点、冷却或非冷却光学滤波器和/或用于提供与红外摄像机140相关联的附加环境信息的用户接口设备。在一些实施例中，例如，其他模块152可以包括湿度传感器、风和/或水温度传感器、气压计、雷达系统、可见光谱摄像机、红外摄像机、GNSS和/或其他环境传感器，该其他环境传感器提供可以显示给用户和/或由成像模块142 或系统100的其他设备(例如，控制器112)使用的测量结果和/或其他传感器信号(例如在与红外相机140大致相同的高度和/或在相同的区域内的大气中的含水量)，用于提供对飞行平台110和/或系统100的操作控制或处理红外影像以补偿环境条件。

通常，系统100的每个元件可以用任何适当的逻辑设备(例如，处理设备、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储设备、存储器读取器或其他设备或设备的组合)来实施，其例如可以适用于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实施用于提供声纳数据和/或影像的方法的软件指令，或者用于在系统100的一个或多个设备之间发送和/或接收通信，例如传感器信号、传感器信息和/或控制信号。

另外，可提供一个或多个机器可读介质用于存储用于加载到由系统 100的一个或多个设备实现的任何逻辑设备并由其执行的非暂时性指令。在这些和其它实施例中，逻辑设备可以在适当的情况下和其他组件一起来实施，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，集成电路间(I2C)接口、移动工业处理器接口(MIPI)、联合测试行动组(JTAG))接口(例如，IEEE 1149.1标准测试接入端口和边界扫描架构)和/或其他接口(例如用于一个或多个天线的接口或用于特定类型的传感器的接口))。

例如，传感器信号、控制信号和其他信号可以使用各种有线和/或无线通信技术(包括电压信令、以太网、WiFi、蓝牙、Zigbee、Xbee、Micronet 或其他介质和/或短距离有线和/或无线网络协议和/或实施方式)在系统100的各个元件之间传送。在这样的实施例中，系统100的每个元件可以包括支持有线、无线和/或有线和无线通信技术的组合的一个或多个模块。在一些实施例中，例如，系统100的各种元件或部分元件可以彼此集成，或者可以集成到单个印刷电路板(PCB)上以降低系统复杂性、制造成本、功率需求、坐标系误差和/或各种传感器测量结果之间的定时误差。

系统100的每个元件可以包括例如一个或多个电池、电容器或其他电力存储设备，并且可以包括一个或多个太阳能电池模块或其他电力发电设备。在一些实施例中，一个或多个设备可以使用一个或多个电源线由飞行平台110的电源供电。这样的电源线也可以用于支持系统100的元件之间的一种或多种通信技术。

图2示出了根据本公开的实施例的红外成像系统200的示意图。在图 2所示的实施例中，红外成像系统100B包括基站130、具有红外摄像机140 的飞行平台110A和具有红外摄像机140的飞行平台110B，其中基站130 可以配置为控制飞行平台110A、飞行平台110B和/或红外摄像机140的运动、方位和/或定向。如本文更充分地描述，还在图2中示出了耦接到飞行平台110A的附加红外摄像机(例如，其他模块126)，其可以用于检测环境辐照度。

图3A示出了根据本公开的实施例的禁用UAS摄像机的处理的流程图。例如，某些政府法规禁止向某些国家或地区出口具有某些功能的UAS和 /或红外摄像机。此外，某些地区可以禁止具有某些红外摄像机(例如，所有红外摄像机或具有某些功能的红外摄像机)的UAS的飞行。被禁止出口或禁止具有某些红外摄像机的UAS飞行的这样的地区和/或国家可以称为“禁止地区”。可以执行图3A所示的处理以检测红外摄像机140的位置，其可以安装到飞行平台110，并且确定红外摄像机140是否位于这样的受限地区内。另外，图3A中所示的处理还可以由红外摄像机140的实施例执行，红外摄像机140可以不耦接到飞行平台并且因此不接收来自飞行平台的数据。

在框302中，可以对红外成像系统(例如，红外成像系统100)通电。如此，在框302之前，红外成像系统可以被关闭或处于睡眠模式。使用红外成像系统100作为示例，在框302中，可以向红外成像系统100的一个或多个系统(例如，飞行平台110、基站130和/或红外摄像机140的一个或多个系统)供电。

在框304中，在红外成像系统100通电之后，红外成像系统100可以检测其位置或红外成像系统100内的红外摄像机140的位置。在某些情况下，红外摄像机140可以耦接到飞行平台110，并且因此红外摄像机140 和飞行平台110的某些系统可以通信地连接。因此，红外摄像机140的位置可以用来自GNSS 118、定向传感器114、其他模块126、通信模块120、陀螺仪/加速度计116、GNSS 150、定向传感器148、通信模块144、其他模块152以及红外成像系统100的其他系统的数据来确定。

例如，红外摄像机140可以从GNSS 118和飞行平台110的其他系统接收数据。然后，红外摄像机140可以使用来自GNSS 118的数据来计算红外摄像机140的位置。在另一个示例中，红外摄像机140可以使用来自 GNSS 150的数据计算红外摄像机140的位置。在进一步的示例中，红外摄像机140可以从通信模块120和/或144接收数据。来自通信模块120 和/或144的数据可以包括红外摄像机140可以然后用它来计算其位置的信息。

在另一个示例中，红外摄像机140可以耦接到飞行平台110。飞行平台110可以通过例如来自GNSS 118和/或150或其他系统的数据(例如，数据)来计算飞行平台110和/或红外摄像机140的位置(例如，利用控制器112和/或其他系统)，并且然后可以将计算的位置传送给红外摄像机 140。

在某些实施例中，红外摄像机140的位置可以在通电期间(例如，与框302同时)或通电之后不久确定。另外，在通电之后，红外成像系统100 和/或红外摄像机140可以连续检查以确认红外摄像机140的位置。因此，在通电之后，来自GNSS 118和/或150、通信模块120和/或144和其他系统的数据可以用来计算红外摄像机140的位置。在某些这样的实施例中，当移动超过飞行平台110和/或红外摄像机140的某个阈值(例如，超过一定距离、加速度或速度)时，当红外成像系统100内的通信模块接收到某些命令时和/或当满足某些其他条件时，可以周期性地(例如，在预定义的时间段之后)计算红外摄像机140的位置。

在某些情况下，GNSS 118和/或150与某些导航数据源(例如，卫星、蜂窝电话塔和/或其他设备)之间的通信可能丢失。在这种情况下，可以使用红外成像系统100内的其他系统来确定红外摄像机140的位置。在某些实施例中，这种确定可以基于最后计算的位置(例如，最后用GNSS 数据确定的位置)并且可以执行额外的计算以从最后计算的位置确定红外摄像机140的新方位。例如，来自陀螺仪/加速度计116的数据以及可以确定与惯性摄像机的移动相关联的动态数据的其他系统(例如惯性测量系统)可以用于确定从最后计算的位置行进的距离和/或方向，并且因此计算红外摄像机140的当前位置。

在某些实施例中，也可以确定红外摄像机140的配置。这样，红外摄像机140可以包括指示其配置的数据，例如内部代码。红外摄像机140、飞行平台110、基站130和/或红外成像系统100的其他系统可以确定红外摄像机140的配置。

在框304中已经确定了红外摄像机140的位置之后，然后在框306中确定红外摄像机140是否处于禁止位置。在某些实施例中，成像系统100 内的存储器可以包括指示禁止位置的列表的数据。然后可以针对禁止位置的列表来检查计算的红外摄像机140的位置。禁止位置可以是例如红外摄像机140的出口被禁止或UAS的操作不被允许的位置。在某些实施例中，列表可以被更新，例如通信可以由通信模块120、136和/或144接收，指示禁止位置的更新列表。当从列表中添加或删除区域时，可以接收指示更新列表的通信，可以周期性地接收或可以由于另一原因接收。禁止位置可以包括国家、州、省和城市以及其他地理区域的国家、州、省、市和/ 或地区。某些此类实施例可以在红外摄像机140的位置已被确定之后更新或试图更新禁止位置的列表。如果红外摄像机140的计算的位置在禁止位置内，则该处理可以继续到框308。如果红外摄像机140被确定不在计算的位置内，则该处理可以返回到框304或者可以结束。

除了确定计算的位置是否是禁止位置之外，某些实施例还可以确定在禁止位置内是否禁止红外摄像机140的配置。在这样的示例中，可以在禁止位置内仅禁止红外摄像机140的某些配置。因此，可以检查红外摄像机 140的配置以确定配置是否是该位置内禁止的配置。如果红外摄像机140 是当前位于禁止位置内的禁止配置，则该处理然后可以继续到框308。否则，该处理可以返回到框304或者可以结束。

在框308中，红外摄像机140被禁用。红外相机140可以暂时禁用(例如，当红外摄像机140被确定为在禁止位置内时，红外相机140或红外相机140的某些功能可以不起作用)或永久性禁用(例如，红外摄像机140 或红外摄像机140的某些功能可以永久禁用)。另外地或可选地，在框308 中，也可以影响由红外摄像机140输出的数据和/或图像的质量，例如帧率、分辨率、色彩深度和其他参数。禁用红外摄像机140可以防止红外摄像机140获得某些或全部图像和/或视频。可以电子方式(例如，经由可以关闭某些功能的软件)或机械地(例如，通过致动保险丝或通过机械动作，例如例如以其他方式移除导线或损坏红外摄像机140的部分)禁用红外摄像机140。

除了禁用红外摄像机140之外或作为替代，在框308中，还可以防止飞行平台110运行。因此，如果红外摄像机140、飞行平台110或红外成像系统100的另一部分被检测到在禁止位置内，则尽管操作员输入或被指示着陆，而可以指示飞行平台110不起飞。另外，可以在例如基站130的用户接口132上显示指示或消息以向用户传送红外摄像机140和/或飞行平台110在禁止位置运行。

图3B示出根据本公开的实施例的根据图3A的处理禁用UAS摄像机的示例。图3B示出了两个飞行平台(飞行平台110－1和110－2)，每个飞行平台可以包括耦接到各种飞行平台的红外摄像机。飞行平台110－1 可以位于禁止位置360之外，而飞行平台110－2可以位于禁止位置360 之内。

飞行平台110－1可以确定其位置，并且然后确定其不在禁止位置360 内。因此，飞行平台110－1和/或其附接的红外摄像机可以正常操作。

飞行平台110－2可以确定其位置，并且然后确定其位于禁止位置360 内。飞行平台110－2还可以确定其红外摄像机的配置。如果其红外摄像机的配置在禁止位置360内被禁止和/或被禁止出口到禁止位置360，则飞行平台110－2和/或其附接的红外摄像机可以禁用附接的红外摄像机。

在某些实施例中，可以永久禁用飞行平台110－2的附接的红外摄像机。在其他实施例中，可以暂时禁用附接的红外摄像机。也就是说，一旦检测到红外摄像机在禁止位置360之外(例如，可以在例如示出飞行平台110 －1位于的位置)，则红外摄像机的禁用部分可以再次起作用。另外，一些实施例可以确定飞行平台和/或其附接的红外摄像机何时进入禁止位置 (例如从飞行平台110－1的方位移动到飞行平台110－2的方位)，并且根据这样的确定，可以禁用附接的红外摄像机。

根据本文描述的实施例，红外成像系统100可以配置为补偿红外摄像机140和目标之间的大气干扰，以便提供目标的高度准确和可靠的辐射热图像。当红外摄像机距离目标小于大约5－10米时，这种大气干扰通常无法测量。然而，在飞行中，红外摄像机140和目标450之间的距离(例如，辐射路径长度)可以是50－150米或更大，并且大气干扰可以是实质的(例如，大于测量的辐射或温度的5％)。当监测农田和/或机械或发电设备的运行时，准确和可靠的辐射热图像是特别有利的，其中准确地检测到的温度随时间(例如，几分钟、几小时、几天、几周、几个月或几年)的相对小的变化可以通过最小化不必要的浇水或维护和/或降低由于不准确地选择的收获时间或错过指示预防性维护的温度导致的运行成本而显着提高效率。

图4示出了根据本公开实施例的大气干扰及其对红外成像系统100的操作的影响的示意图400。如图4所示，由目标450发射的目标辐射452 (例如，对应于目标450的实际温度的辐射)行进通过大气460并且在大气460内部分地衰减或吸收，并且导致到达红外摄像机140的目标辐射462 减小。取决于大气460的水含量和温度，在其他环境条件中，在辐射路径长度接近150米处，发送的辐射的减少可以约为5－20％。

在图4中还示出，背景辐射404(例如，来自太阳、天空、其他辐射源)和大气辐射466(例如，大气460的自辐射)可以负面地影响由红外摄像机140捕获的影像。在图4中，背景辐射404撞击在由红外摄像机140 成像的目标450的表面上，并且使得反射背景辐射454被导向至红外摄像机140。反射背景辐射454的相对大小取决于目标450的发射率。反射背景辐射454也被大气460部分地衰减/吸收，并且导致到达红外摄像机140 的反射背景辐射464减少，这可以进一步扭曲目标450的任何辐射测量结果。然而，另外，大气460可以自发辐射并产生大气辐射466，这也可以进一步扭曲目标450的辐射测量结果。例如，如果目标450是一杯冰水，并且当前的环境条件是相对炎热和潮湿的日子，目标450的报告温度可能升高超过20摄氏度。

图5示出了红外成像系统100补偿参考图4描述的大气和/或其他干扰的示意图500。图5示出了飞行平台已经起飞之前的基站130和飞行平台110(具有摄像机140)。例如，基站130、飞行平台110和/或红外摄像机140可以用温度传感器和/或湿度传感器(例如，其他模块126、136 和/或152)来实现，并且基站130、飞行平台110和/或红外摄像机140 可以配置为接收空气温度和/或相对湿度(例如，在飞行之前)并且确定提供对由红外摄像机140捕获的红外图像的辐射(或温度)调节的函数或查找表，作为到目标450的距离和/或相对于450的高度的函数。随后，红外成像系统100可以配置为当产生目标450的相对准确和可靠的辐射热图像时，使用距离和/或高度依赖性辐射调节来补偿大气干扰。

在一些实施例中，基站130可以例如接收(例如，作为用户输入)目标450的估计发射率，并且基于与目标450接近或至少近似地在相同高度处测量的空气温度，在辐射调节中包括配置为补偿到达红外摄像机140的反射背景辐射454的任何部分的背景辐射分量。在各种实施例中，辐射调节的背景辐射分量也可以作为距离和/或高度的函数来提供(例如，由于大气干扰)。在另外的实施例中，红外成像系统100可以用天空瞄准的附加红外摄像机和/或辐照度检测器(例如，其他模块126)来实现，其可以配置为测量背景辐射404的大小和相对方向(例如，相对于红外摄像机 140和/或目标450的预期成像表面)。在这样的实施例中，可以提供辐射调节的背景辐射分量作为距离、相对高度和/或相对反射角(例如，相对于背景辐射404和目标450的角度(一个或多个)，在该角度(减少的) 反射背景辐射464撞击在红外摄像机140上)。在一些实施例中，辐照度检测器可以被限制为例如特定的光谱，并且在进一步的实施例中，可以类似于红外摄像机140来实现。

类似地，红外成像系统100可以配置为使用在起飞之前测量的空气温度来估计大气460的温度，并且在辐射调节中包括大气自辐射分量，其配置为补偿到达红外摄像机140的大气辐射466的任何部分。在各种实施例中，也可以提供辐射调节的大气自辐射分量作为距离和/或高度的函数 (例如，由于大气460中的预期温度梯度)。

通常，红外成像系统100可以配置为接收指示各种环境条件(例如，空气温度、相对湿度、目标的发射率、背景辐射、红外摄像机140的部分的温度和/或其它环境条件)的测量结果或用户输入，可能与各种制造商提供的转换函数(例如，存储在存储器146中)相结合，并且然后使用测量结果或用户输入来产生辐射或温度调节，可以提供该辐射或温度调节作为取决于红外摄像机140的相对高度、到目标450的距离、背景辐射404 的方向和/或大小和/或飞行平台110和/或红外摄像机140的状态的查找表或其他函数。例如，这种辐射或温度调节可以用当飞行平台110在目标450附近移动时新测量的环境条件动态更新。

图6A－B示出了补偿参考图4描述的大气和/或其他干扰的红外成像系统100的示意图600－601。更具体的，图6A－B示出了飞行平台652 调节红外摄像机140的相对高度在校准目标650上方(例如，相对较大的热均匀目标，例如停车场)，以使用一系列环境测量结果和在相对高度几乎同时获得的红外图像来产生辐射或温度调节作为相对高度的函数，该飞行平台652被调节。使用假设大气和/或其他干扰在小的相对高度大约为零，各种干扰的大小可以直接作为高度的函数来测量，并且然后用于产生直接辐射或温度调节。

例如，图6A示出了在相对小的相对高度652(例如，1－5米)处设置在校准目标650上方的飞行平台110(具有摄像机140)。红外成像系统 100可以配置为在小的相对高度652处对校准目标650成像和/或测量空气温度和/或相对湿度以及其他环境条件，其可以定义为高度或高度范围，其中大气干扰小于或等于校准目标650的测量辐射的5％。如本文描述，红外成像系统100可以配置为使用这样的测量结果作为产生直接辐射调节的基线。例如，控制器112和/或基站130可以配置为至少部分地基于校准目标650的红外图像数据来确定与目标相关联的辐射调节(例如，在大致相同的时间和/或在与成像目标相同的条件下，例如在相同的图像内，或在彼此的几分钟内捕获的不同图像中)。

图6B示出飞行平台110在到达相对较大的相对高度654之前在不同的相对高度处周期性地停止，该相对高度654可以定义为大气干扰大于校准目标650的测量的辐射的5％(例如，通常大于8％)的高度或高度范围。如参考图5所描述的，飞行平台110和/或红外摄像机140可以配置为测量在各种不同相对高度的各种环境条件(例如，空气温度、相对湿度、背景辐射(方向和/或大小)、红外摄像机140的部分的温度和/或其它环境条件)，可能与各种制造商提供的转换函数相结合，并且然后使用该测量结果来产生直接辐射或温度调节，可以提供该直接辐射或温度调节作为依赖于红外摄像机140的相对高度、到目标450的距离、背景辐射404 的方向和/或大小和/或飞行平台110和/或红外摄像机140的状态的查找表或其他函数。例如，这种查找表或函数可以用于将相对高度654外推到较大的相对高度。

在替代实施例中，例如，校准目标650可以采取垂直壁的形式，并且飞行平台110可以配置为通过从到垂直校准目标650的相对近的水平接近移动到与垂直校准目标650的相对远的水平距离而产生一系列测量结果 (例如，长度类似于相对高度652和654)，其可以用于基于到校准目标 650的距离而不是相对高度来估计直接辐射调节。在这样的实施例中，可以通过应用有助于补偿依赖高度的环境影响(例如，由于温度、相对湿度和/或可以建模或统计估计并作为制造商提供的查找表或函数提供的其他环境特性)高度矫正因子(例如，作为高度的函数)进一步定义直接辐射调节。

在各种实施例中，飞行平台110可以包括配置为基本瞄准与红外摄像机140相同的区域(例如，在由红外摄像机140捕获的红外图像的中心部分)的测距仪(例如，激光测距仪)和/或可见光激光指示器(例如，其他模块126)，例如，以提供到目标450和/或校准目标650的距离的非常准确的测量，或提供指示红外摄像机140瞄准在哪里的可见标记(例如，可以使用GNSS 118的廉价实施例来提供到目标450和/或校准目标650 的距离的相对粗略的测量)。在各种实施例中，这种基于激光的设备可以配置为产生由红外摄像机140或由也配置为瞄准基本上相同区域(例如，具有至少部分重叠的FOV)的附加可见光摄像机(例如，其他模块126) 检测的光，以便向控制器112和/或基站130的用户提供方位反馈。例如，红外成像系统100可以配置为用可见激光标记或“绘制”目标450的一个或多个部分，其例如高于或低于预定的或设定的温度阈值或温度偏移。在替代实施例中，基站130可以包括可以用于标记特定目标的激光指示器，并且飞行平台110可以配置为检测标记并且用红外摄像机140对标记的目标的一个或多个视图进行成像。

如本文描述，至少参考图5－6B描述的产生辐射调节的不同方法和/ 或不同方法的部分可以彼此互换使用，以帮助改进辐射调节并提供目标 450的可靠且准确的辐射热图像。

图7示出了根据本公开的实施例的对于作为高度的函数的各种温度(0、 25和40摄氏度)在设定相对湿度50％处的大气干扰的曲线图700。从图 7可以看出，只在相对高度小到20米的情况下，大气干扰的大气吸收分量可以大于5％。

图8示出了根据本公开实施例的操作红外成像系统100的各种操作的流程图800。在一些实施例中，图8的操作可以实现为由与图1－2中描绘的与对应电子设备、传感器和/或结构相关联的一个或多个逻辑设备执行的软件指令。更一般地，图8的操作可以用软件指令和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器或其他模拟和/或数字组件)的任何组合来实现。

还应该理解，处理800的任何步骤、子步骤、子处理或框可以按与图 8所示的实施例不同的顺序或布置来执行。例如，在其他实施例中，一个或多个框可以从处理中省略或添加到处理中。进一步，在移动到对应处理的后续部分之前，框输入、框输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数和/或其它操作参数可以存储到一个或多个存储器。虽然处理800参考图1－2中描述的系统进行描述，处理800可以由与那些系统不同并且包括电子设备、传感器、部件、移动结构和/或移动结构属性的不同选择的其他系统执行。

在框802处，接收与目标相关联的空气温度和/或相对湿度。例如，控制器112可以配置为接收来自飞行平台110的温度传感器和/或湿度传感器(例如，其他模块126)的与目标450相关联的空气温度和/或相对湿度测量结果。这样的空气温度和/或相对湿度测量结果可以通过在靠近目标450的区域附近和/或在与目标450的高度大致相同的高度处测量而与目标450相关联。在一些实施例中，可以测量和/或由用户输入其他环境特性。

在框804处，确定与目标相关联并且基于空气温度和/或相对湿度的辐射调节。例如，如本文描述，控制器112可以配置为确定与目标450相关联并基于在框802中从其他模块126接收的空气温度和/或相对湿度测量结果的辐射调节。在一些实施例中，辐射调节可以主要补偿大气干扰。在其他实施例中，如本文描述，辐射调节可以基于各种附加环境特性并且补偿其他环境干扰(例如大气自发射、背景反射辐射和/或其他有害环境影响)。

在框806处，接收从飞行平台捕获的目标的红外图像。例如，控制器 112可以配置为从耦接到飞行平台110的红外摄像机140接收红外图像。在各种实施例中，飞行平台110可以在目标450上方或附近飞行并且配置为将红外摄像机140瞄准图像目标450。

在框808处，将辐射调节应用于红外图像以补偿大气干扰。例如，如本文描述，控制器112可以配置为将在框804中确定的辐射调节应用于在框806中接收的红外图像，以补偿红外摄像机140和目标450之间的大气干扰和/或其他类型的干扰和/或环境影响。

根据本文描述的实施例，红外成像系统100可以配置为审查和/或监测太阳能电力阵列、其他发电结构和/或其他结构。由于红外成像系统100 可以提供这样的发电结构的高度准确和可靠的辐射热图像，因此实施例能够通过可靠且准确地指明低效(例如，肮脏)和/或故障的太阳能面板或太阳能面板结构(例如，各个太阳能面板内的结构)并且通过最小化在其他情况下不必要的维护和/或通过由于指示预防性维护的丢失的温度而降低操作成本。

图9示出了根据本公开的实施例的监测太阳能面板阵列950的红外成像系统100的示意图900。如图9所示，红外成像系统100包括用红外摄像机140实现的飞行平台100，该红外摄像机140对太阳能面板阵列950 和面向上的辐照度检测器(例如，其他模块126)进行成像，该辐照度检测器配置为测量背景辐射904的大小和/或方向(例如，图9中所示撞击红外检测器126和阵列太阳能面板950)。红外成像系统100可以配置为使用背景辐射904的大小和/或方向来提供太阳能面板阵列950的操作效率的准确测量。

例如，在一个实施例中，红外成像系统100可以配置为使用测量的背景辐射904来补偿由太阳能面板阵列950提供的反射背景辐射和/或反射背景辐射的发射率。在一些实施例中，红外成像系统100可以配置为(例如，基于背景辐射904的测量大小和/或入射角906、太阳能面板角度956 和/或红外摄像机140的相对方位和/或定向的组合)从由红外摄像机140 捕获红外图像减去预期的反射背景辐射，以产生太阳能面板阵列950的辐射热图像。在各种实施例中，红外成像系统100可以配置为改变飞行平台 110和/或红外摄像机140的方位和/或定向，以(例如，通过移出来自太阳能面板阵列950的背景辐射的本地源(例如太阳)的直接反射)减少反射背景辐射。

在另一个实施例中，红外成像系统100可以配置为使用测量的背景辐射904来基于例如入射辐射到输出能量的预期转化率来确定太阳能面板阵列950(例如，包括单独的面板和/或面板结构)的预期热分布，并检测与预期的热分布的绝对定量偏差(例如，如与更多的定性相对热差异相反)。例如，系统100可以配置为至少部分地基于入射辐射到输出能量的预期转换率(例如，如用户输入和/或由基站130发送)和来自辐照度检测器126 的测量的背景辐射来确定太阳能面板阵列950的各个面板的热分布。

在进一步的实施例中，红外成像系统100可以配置为使用测量的背景辐射904来基于测量的背景辐射和估计或测量的来自太阳能面板阵列950 的功能部分的反射辐射(例如，如由包括热特性的其他测量特性所确定) 来确定太阳能面板阵列950(例如，包括单独的面板和/或面板结构)的估计的发射率。这种估计的发射率可以用于表征成像的目标的表面，例如太阳能面板阵列950、结构顶部、停机坪、飞机的表面和/或成像的目标的其他表面。

此外，本文描述的用于补偿大气和/或其他干扰的任何方法可以与参考图9描述的方法结合使用，以帮助减少太阳能面板阵列950的所得辐射热图像中的这种误差。

通过提供目标的高度准确和可靠(例如，可再现)的辐射热图像，本公开的实施例实现了比常规技术显着更实用的机载审查和监测技术。例如，红外成像系统100的实施例可以配置为对结构的顶部成像，并基于使用本文公开的技术可检测的顶部表面上的温差来确定顶部的部分被损害并且显示水份饱和高于热效率和防风雨顶部可接受的水平。这种测量结果可以包括基于测量的背景辐射和目标的红外图像估计目标的成像表面(例如，顶部或太阳能面板阵列950)的发射率。例如，对于一些材料，相对低的发射率估计可以表明水份饱和，而较高的发射率估计可以表明水份珠化。

图10示出了根据本公开的实施例的操作红外成像系统100的各种操作的流程图1000。在一些实施例中，图10的操作可以实现为由与图1－2 中描绘的与对应电子设备、传感器和/或结构相关联的一个或多个逻辑设备执行的软件指令。更一般地，可以用软件指令和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器或其他模拟和/或数字组件)的任意组合来实现图10的操作。

还应该理解，可以以与图10说明的实施例不同的顺序或布置来执行处理1000的任何步骤、子步骤、子处理或框。例如，在其他实施例中，一个或多个框可以从处理中省略或添加到处理中。进一步，在移动到对应处理的后续部分之前，框输入、框输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数和/或其它操作参数可以存储到一个或多个存储器。尽管处理 1000参考图1－2中描述的系统进行描述，处理1000可以由不同于那些系统不同并且包括电子设备、传感器、部件、移动结构和/或移动结构属性的不同选择的其他系统执行。

在框1002处，接收从飞行平台捕获的目标的红外图像。例如，控制器112可以配置为从耦接到飞行平台110的红外摄像机140接收目标/太阳能面板阵列950的红外图像。在各种实施例中，飞行平台110可以在目标950上方或附近飞行并且配置为瞄准红外摄像机140以对目标950进行成像。

在框1004处，接收与目标相关联的背景辐射。例如，控制器112可以配置为从飞行平台110的辐照度检测器(例如，其他模块126)接收与目标950相关联的背景辐射测量结果。这种背景辐射测量结果可以通过在接近目标950附近的区域和/或与目标950的高度大致相同的高度处被测量来与目标950相关联。在一些实施例中，其他环境特性可以由用户测量和 /或输入。

在框1006处，确定与目标相关联并且基于背景辐射的辐射调节。例如，控制器112可配置来确定与目标950相关联并且基于在框1004中从其它模块126接收的辐射测量结果的辐射调节。在一些实施例中，如本文描述，辐射调节可以主要补偿反射背景辐射。在其他实施例中，如本文描述，辐射调节可以基于各种附加环境特性并补偿其他环境干扰，例如大气干扰、大气自辐射、背景反射辐射和/或其他有害环境影响。

在框1008处，将辐射调节应用于红外图像以补偿由目标反射的反射背景辐射。例如，如本文描述，控制器112可以配置为将在框1006中确定的辐射调节应用于在框1002中接收的红外图像，以补偿由目标950朝向红外摄像机140反射的反射背景辐射和/或补偿其他类型的干扰和/或环境影响。

额外的步骤和/或子步骤可以结合到处理1000中。例如，飞行平台 110可以用在顶部的辐照度检测器126和面向下的红外摄像机140来实现，并且飞行平台110可以配置为飞行到足够高的相对高度以在单一图像中捕获所有太阳能面板阵列950，其可以用于(例如，用由GNSS 118提供的方位数据)(例如，彼此相关或太阳能面板阵列950的定位的图表或地理地图)映射太阳能面板阵列950和/或太阳能面板阵列950的单独面板或结构。在一些实施例中，这样的图像的地理范围可以受到限制，例如以限制因而产生的辐射热图像中基于距离的细节损失。红外成像系统100可以配置为例如通过提供太阳能面板阵列950的面板的识别号码的映射来识别所得图像中的每个面板。

在这种映射之后，飞行平台110可以配置为降低高度或以其他方式调节红外摄像机140的方位以允许太阳能面板阵列950的各个面板的相对高分辨率/细节审查。红外成像系统100可以配置为通过在太阳能面板阵列 950的一部分上产生直方图或通过使用施加于太阳能面板阵列950的面板的图像的图案分析(例如，基于热差异)来分析获得的系统故障和/或低效率的辐射热图像，以检测系统故障和/或低效率和/或估计整个系统操作效率。

在替代实施例中，飞行平台110可以用在顶部的辐照度检测器126和面向下的红外摄像机140来实现，并且飞行平台110可以配置为在太阳能面板阵列950上方飞行栅格图案，同时捕获太阳能面板阵列950的红外图像，以产生太阳能面板阵列950的正射拼接图像。可以使用(例如，与由 GNSS 118提供的方位数据相关的)这种正射拼接图像来映射太阳能面板阵列950和/或太阳能面板阵列950的单独面板或结构(例如，彼此相关或太阳能面板阵列950的位置的图表或地理地图)。红外成像系统100可以配置为例如通过提供太阳能面板阵列950的面板的识别号码的映射来识别所得到的正射拼接图像中的每个面板。

如本文描述，在这样的映射之后，飞行平台110可以配置为降低高度或以其他方式调节红外摄像机140的方位以允许太阳能面板阵列950的各个面板和对应的辐射热图像直方图分析、图案分析和/或其他图像或结构分析的相对高分辨率/细节审检。这样的分析可以包括图案识别和/或根据设定或提供的操作特性未执行的阵列的百分比的报告。

如本文提示，确定背景辐射的入射角904(例如，太阳相对于红外摄像机140的定向的角度)对于补偿反射背景辐射可以是关键的。来自太阳的眩光或闪光会降低太阳能面板阵列950的辐照度测量和任何红外图像。在一些实施例中，为了帮助确定这样的角度，飞行平台110可以用瞄准相对于飞行平台110和/或红外摄像机140不同角度的多个辐照度检测器来实现。在其他实施例中，红外摄像机140的一天中的时间和绝对定位和/ 或定向可以被确定或测量并且与每个捕获的红外图像和/或背景辐照度测量一起记录，以允许角度904的捕获后计算。

在另外的实施例中，可以分析由红外摄像机140捕获的一系列红外图像以检测在飞行期间不相对于图像帧边界移动的图像伪影和/或异常；移动异常可以是由闪光引起的，并且可以补偿分析或从分析中移除，非移动异常可以指示应该进一步调查的太阳能面板阵列950的问题区域。在各种实施例中，可以执行飞行平台110的多次时差飞行，以允许太阳能面板阵列950的面板的时间区别的比较，其可以用于跟踪随时间的退化并指示抢先维护。

如本文描述，虽然本文描述了太阳能面板审查的背景，但是可以设想其他结构和/或背景，例如牛群追踪(例如，方位和/或荒地)、采矿审查、化学品泄漏调查、大型分配管道审查、栖息地调查、海龟养殖场、鳄鱼巢映射、精准农业和/或从高度准确和/或可靠(例如，可重复)的辐射热图像分析中获益的其他背景。

根据本文描述的实施例，红外成像系统100可以配置为审查和/或监测配电线路和/或向发电结构或系统(包括太阳能面板阵列950)供电或从其供电力的其它结构，例如配电系统(例如，线路、变压器、支撑结构和/或配电系统的其他组件)。因为红外成像系统100可以提供这种配电系统的高度准确和可靠的辐射热图像，所以实施例能够有助于通过可靠且准确地查明损坏和/或故障的配电系统组件并通过最小化在其他情况下不必要的维护和/或通过降低由于指示预防性维护的丢失的温度而降低操作成本来提高效率。

图11示出了根据本公开的实施例的红外成像系统100监测配电系统 1150的示意图1100。如图11所示，红外成像系统100包括飞行平台100，其用对配电系统1150进行成像的红外摄像机140和配置为测量背景辐射 904的大小和/或方向的面向上的辐照度检测器(例如，其他模块126) 来实现。红外成像系统100可以配置为使用背景辐射904的大小和/或方向来提供配电系统1150和/或电力线1156、电力变压器1157和/或支撑件(例如，极)1152的操作效率的准确测量。

例如，在一个实施例中，红外成像系统100可以配置为使用测量的背景辐射904来补偿由电力线1156、电力变压器1157和/或支撑件1152中的一个或多个提供的反射背景辐射的发射率和/或反射背景辐射。在一些实施例中，红外成像系统100可以配置为从由红外摄像机140捕获的红外图像减去预期的反射背景辐射(例如，基于背景辐射904的测量大小，和 /或入射角906与与电力线1156、电力变压器1157和/或支撑件1152的表面相关联的角的组合，和/或红外摄像机140的相对定位和/或定向)，以产生配电系统1150的辐射热图像。在各种实施例中，红外成像系统100 可以配置为改变飞行平台110和/或红外摄像机140的定位和/或定向以减少反射背景辐射(例如，通过移出来自配电系统1150的背景辐射的本地源(例如太阳)的直接反射)。

在另一个实施例中，红外成像系统100可以配置为使用测量的背景辐射904基于测量的背景辐射和来自配电系统1150的功能部分的估计或测量的反射辐射(例如，如通过包括热特性的其他测量特性所确定的)来确定配电系统1150(例如，包括单独的配电线1156、电力变压器1157和/或支撑件1152)的估计的发射率。这种估计的发射率可用于表征成像的目标的表面，例如配电系统1150、电力线1156、电力变压器1157、支撑件1152 和/或成像的目标的其他表面。另外，本文中所描述的用于补偿大气和/ 或其他干扰的任何方法可以与参考图11描述的方法结合使用，以帮助减少配电系统1150的所得到的辐射热图像中的这种误差。

通过提供目标的高度准确和可靠(例如，可再现)的辐射热图像，本公开的实施例实现了比常规技术显着更实用的空载审查和监测技术。例如，红外成像系统100的实施例可以配置为对电力线1156进行成像并且基于使用本文公开的技术可检测的电力线1156的表面上的温差来确定电力线 1156的部分(例如，接头、接点和/或电力线1156中的其他中断)受到损害并且表现出高于热和电力高效且防风雨的电力线、变压器、支撑件和 /或配电系统的其他组件可接受的热梯度。这种测量结果可以包括基于测量的背景辐射和目标的红外图像估计目标的成像的表面的发射率。例如，对于一些材料，相对低的发射率估计可以表明水份饱和，而相对高的发射率估计可以表明水份珠化。

图12示出了根据本公开的实施例的操作红外成像系统100的各种操作的流程图1200。在一些实施例中，图12的操作可以实现为由与图1－2 中描绘的对应电子设备、传感器和/或结构相关联的一个或多个逻辑设备执行的软件指令。更一般地，图12的操作可以用软件指令和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器或其他模拟和/或数字组件) 的任意组合来实现。

还应该理解，可以按与图12所示的实施例不同的顺序或布置执行处理1200的任何步骤、子步骤、子处理或框。例如，在其他实施例中，一个或多个框可以从处理中省略或添加到处理中。进一步，在移动到对应处理的后续部分之前，框输入、框输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数和/或其它操作参数可以存储到一个或多个存储器。虽然处理1200 是参考图1－2中描述的系统进行描述的，处理1200可以由不同于那些系统并且包括电子设备、传感器、部件、移动结构和/或移动结构属性的不同选择的其他系统执行。

在框1202处，检测从飞行平台接收的图像中的配电线。例如，控制器112和/或基站130可以配置为从耦接到飞行平台110的红外摄像机140 接收目标/电力线1156的红外图像，和/或从偶接到飞行平台110的可见光谱成像模块/摄像机(例如，其他模块126/152)接收可见光谱图像。在一些实施例中，飞行平台110可以在目标1156上方或附近飞行，并且配置为瞄准红外摄像机140以对目标1156进行成像。在其他实施例中，飞行平台110可以在多个配电线1156上方或附近飞行。在各种实施例中，飞行平台110可以由用户引导(例如，使用基站130的用户接口132)或可以处于搜索模式，例如跟随配置为调查配电线的选定区域和/或配电系统的其他组件的搜索网格。在这样的实施例中，飞行平台110可以在这些组件的适当高度上飞行，使得组件完全处于相关联的视场中，有足够的细节来检测组件，并且飞行平台110安全地飞行在组件上方或附近。接收到的红外图像可以在被处理以检测目标之前根据根据本文描述的方法确定的辐射调节来处理和/或矫正。

一旦接收和/或处理目标1156的图像，则控制器112可以配置为检测或识别接收到的图像中的各个目标。在目标1156是配电线的实施例中，这样的目标可以看起来基本上像延伸穿过图像的直线(例如，针对由相关成像光学器件(例如广角镜头等)引入的光学像差进行调节)。用于检测红外和/或可见光谱图像中的配电线的方法可以包括例如对接收到的图像应用霍夫变换或拉东变换以识别所有的配电线，和/或识别所识别的配电线的特性，例如到配电线的最近范围、配电线的相对或绝对定向(例如，沿其长度)和/或其他配电线特性。在一些实施例中，控制器112可以配置为在检测到接收到的图像中的一个或多个目标1156时，将目标1156的图像和/或相关联的检测到的特性发送到基站130。在其他实施例中，控制器112可以配置为向基站130发送一系列图像，并且基站130可以配置为基于接收到的图像来检测目标1156和/或确定目标1156的特性。

在框1204处，接收在框1202中检测到的配电线中的一个的选择。例如，控制器112和/或基站130可以配置为接收在框1202中检测到的一组配电线中的一个配电线的用户选择。在一个实施例中，用户可以例如使用用户接口130的显示器查看一个或多个目标1156的图像，并且提供选择所显示的目标1156中的一个的用户输入(例如，鼠标点击、手指按压、操纵杆光标移动和选择和/或其他用户输入)。在其他实施例中，控制器112 和/或基站130可以配置为从一组目标1156中选择一个目标1156，例如最近的目标、具有优选的轨迹的目标、具有最高的测量温度的目标、被标记的目标(例如，作为框1202的一部分检测到的具有图绘的标签上或类似物的目标)。在进一步的实施例中，如本文描述，例如可以选择多个目标1156(例如类似地定向并且空间地位于红外摄像机140的视场内的配电线)，并且可以使用单个系列的图像来监测。

在框1206处，确定与在框1204中选择的配电线对应的飞行平台的飞行轨迹。例如，控制器112和/或基站130可以配置为确定飞行平台110 的飞行轨迹，基本上沿着配电线1156跟随，以便将配电线1156保持在成像模块142和/或其他成像模块的视场中，使得可以针对损坏和/或其他维护问题，对配电线1156的多个和/或一系列红外和/或可见光谱图像进行捕获和分析。在一些实施例中，控制器112和/或基站130可以配置为接收(例如，作为用户输入)或确定跟随或跟踪目标1156的最大距离。例如，控制器112和/或基站130可以配置为基于剩余的已知或估计的电池容量、对往返航班轨迹的要求、鉴于用户和/或在基站130的传输范围内保持飞行平台的要求和/或其他飞行平台和/或用户约束来确定安全的跟踪距离(例如，跟踪特定目标的长度)。飞行平台130与目标1156之间的相对距离和/或图像定向可以由用户输入和/或由控制器112和/或基站130根据安全要求和/或目标1156的审查图像的期望分辨率/透视来设置。

在框1208处，指示飞行平台110跟随在框1206中确定的飞行轨迹。例如，控制器112和/或基站130可以配置为控制飞行平台110跟随在框 1206中确定的飞行轨迹(例如，速度、高度和/或其他飞行轨迹特性)。在各种实施例中，控制器112和/或基站130可以配置为定向飞行平台110，使得成像模块142的视场包括目标1156的一部分，并且控制成像模块142 捕获包含目标1156的基本上连续长度的目标1156的一系列图像。例如，这些图像可以存储在存储器中，和/或发送到基站130，以便系统100的用户在飞行中查看。

在一些实施例中，可以基于与目标1156的一部分的测量温度相关联的一个或多个温度阈值来发送和/或存储这样的一系列图像(例如，红外/ 热图像和/或可见光谱图像)。例如，控制器112和/或基站130可以配置为基于例如超过预设温度阈值的配电线1156的一部分的温度或者基于在预设温度范围(在一些实施例中，这可以由用户预设)之外的检测的温度偏移来开始或停止和/或存储配电线1156的一系列图像。

在特定实施例中，控制器112和/或基站130可以配置为根据根据确定的飞行轨迹在目标1156的长度上移动的边界框(例如，用由用户基于检测的目标1156的范围设定的像素和/或绝对尺寸)来确定/测量目标1156 的部分的一系列温度(例如，从对应的红外图像导出)，并且基于一系列测量的温度检测在目标1156长度上的温度梯度和/或最大值或最小值。可以将检测的温度梯度、最大值和/或最小值与对应的阈值梯度、最大值和 /或最小值进行比较，以确定超过这些阈值的对应温度偏移，并且这种偏移的检测例如可以触发开始/停止/存储一系列图像和/或向用户提供警报。存储的图像和/或图像系列将与飞行平台110、红外摄像机140和 /或目标1156的成像部分的绝对方位和/或定向一起存储(例如，对应于存储图像的绝对方位和/或定向)，例如由定向传感器114和/或GNSS 118提供，以允许用户协调对检测的损伤或其他问题的修理。

在一些实施例中，与红外/热图像相比(例如，当配电系统未通电时)，可以使用可见光谱图像或组合图像，目标检测(例如，框1202)可以更鲁棒，反之亦然。例如，基于环境光、温度和/或其他环境状态，控制器112 和/或基站130可以配置为自动选择在其上执行框1202的可见光谱图像、红外图像和/或组合图像。在一些实施例中，控制器112和/或基站130 可以配置为处理多个不同的光谱类型的图像以检测目标1156并比较不同的检测结果以产生目标检测的超集和/或降低假阳性检测的风险。在另外的实施例中，如本文描述，控制器112和/或基站130可以配置为引导飞行平台110和/或定向红外摄像机140的致动安装件或万向节以降低包括有害的太阳能特性和/或反射的目标1156的捕获的图像的风险。在各种实施例中，基站130可配置为接收一系列图像并将它们呈现在用户的显示器 (例如，用户接口132)上。

额外的步骤和/或子步骤可以结合到处理1200中。例如，飞行平台 110可以用在顶部的辐照度检测器126和面向下的红外摄像机140来实现，并且飞行平台110可以配置为飞行到足够高的相对高度以捕获单个图像中的全部配电系统1150，这可以用于(例如，用由GNSS 118提供的方位数据)来映射配电系统1150和/或配电系统1150的各个组件或结构(例如，在配电系统1150的位置的图表或地理地图上彼此相关)。在一些实施例中，这样的图像的地理范围可以受到限制，例如以限制在合成的辐射热图像中的基于距离的细节损失。红外成像系统100可以配置为例如通过提供的用于配电系统1150的面板的识别号码的映射来识别所得到的图像中的每个组件。

在这样的映射之后，飞行平台110可以配置为降低高度或以其他方式调节红外摄像机140的方位以允许配电系统1150的单独面板的相对高的分辨率/细节审查。红外成像系统100可以配置为通过在配电系统1150的一部分上产生直方图或者通过使用施加到配电系统1150的组件的图像的模式分析(例如，基于热差异)来分析获得的系统故障和/或低效率的辐射热图像，以检测系统故障和/或低效率和/或以估计整个系统操作效率。

在替代实施例中，飞行平台110可以用在顶部的辐照度检测器126和面向下的红外摄像机140来实现，并且飞行平台110可以配置为在配电系统1150上方飞行网格图案，同时捕获配电系统1150的红外图像以产生配电系统1150的正射拼接图像。可以使用这种正射拼接图像(例如，与由 GNSS 118提供的方位数据有关)来映射配电系统1150和/或配电系统 1150的单独组件或结构(例如，在配电系统1150的位置的图表或地理地图上彼此相关)。红外成像系统100可以配置为例如通过所提供的用于配电系统1150的组件的识别号码的映射来识别获得的正射拼接图像中的每个组件或部分。

如本文描述，在这样的映射之后，飞行平台110可以配置为降低高度或以其他方式调节红外摄像机140的方位以允许配电系统1150的各个组件和对应的辐射热图像直方图分析、模式分析和/或其他图像或结构分析的相对高的分辨率/细节审查。这样的分析可以包括未根据设定或提供的操作特性执行的阵列的百分比的模式识别和/或报告。

在额外的实施例中，可以分析由红外摄像机140捕获的一系列红外图像以检测在飞行期间不相对于图像帧边界移动的图像伪影和/或异常；移动异常可以是由闪光引起的并且可以被补偿或从分析中移除，非移动异常可以指示配电系统1150应该进一步调查的问题区域。在各种实施例中，可以执行飞行平台110的多个时差飞行，以允许配电系统1150的面板的时间区别的比较，其可以用于跟踪随时间的退化并指示抢先维护。

在适用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现由本公开提供的各种实施例。同样在适用的情况下，在不背离本公开的精神的情况下，可将本文阐述的各种硬件组件和/或软件组件组合成包括软件、硬件和/或两者的复合组件。在适用的情况下，在不背离本公开的精神的情况下，本文阐述的各种硬件组件和/或软件组件可以被分成包括软件、硬件或两者的子组件。另外，在适用的情况下，可以预期软件组件可以实现为硬件组件，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/或数据可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质上。还可以预期，可以使用一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统、网络和/或其他方式来实现本文中所标识的软件。在适用的情况下，本文描述的各种步骤的顺序可以改变、组合成复合步骤和/或分成子步骤以提供本文描述的特性。

以上描述的实施例说明但不限制本发明。还应该理解，根据本发明的原理可以进行多种修改和变化。因此，本发明的范围仅由以下权利要求限定。