專利名稱：掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外圖像的場景非均勻校正方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法。
背景技術(shù)：
紅外成像系統(tǒng)抗干擾能力強，隱蔽性能好，大氣穿透能力強，適應(yīng)多種特殊場合。 目前廣泛使用的紅外成像系統(tǒng)分為兩類一類是凝視型紅外成像系統(tǒng)，系統(tǒng)中光學(xué)部分把紅外場景聚焦到紅外焦平面上；另一類是掃描型紅外成像系統(tǒng)，系統(tǒng)由光機掃描和線列紅外焦平面兩部分夠成，系統(tǒng)把場景沿掃描方向逐步映射到紅外成像線列上。無論是在掃描型紅外成像系統(tǒng)中還是在凝視型紅外成像系統(tǒng)中，受到制造工藝的影響，紅外焦平面各個像元的響應(yīng)并不一致，存在非均勻性，在圖像中表現(xiàn)為固定樣式噪聲 (fixed pattern noise，簡稱為FPN)，導(dǎo)致紅外圖像信噪比低，圖像質(zhì)量差。因此需要對紅外圖像進行非均勻校正處理去除FPN。由于FPN在時域上存在漂移特性，基于場景的自適應(yīng)校正方法能夠從非均勻性的表現(xiàn)形式出發(fā)進行校正，可以在一定程度上克服響應(yīng)漂移帶來的校正誤差，不要求或只需要簡單地標定，根據(jù)場景信息自適應(yīng)地更新校正系數(shù)。目前相對比較成熟的基于場景的自適應(yīng)校正方法有時域處理算法、空域處理算法和基于運動估計的處理算法，但這些方法的提出都是針對凝視型紅外成像系統(tǒng)提出的，而掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法還未受到重視。直接把凝視型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法運用到掃描型紅外成像系統(tǒng)中，存在一定的缺陷導(dǎo)致收斂速度慢； 沒有考慮到掃描型紅外成像系統(tǒng)的噪聲特點，會導(dǎo)致處理的圖像質(zhì)量差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法，其占用存儲資源少，收斂速度快，處理的圖像質(zhì)量好。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法，其特征在于，包括以下步驟從紅外探測器獲取紅外視頻流，并設(shè)置L = 1，判斷紅外視頻流第L幀圖像是否是紅外視頻流的第一幀，若第L幀圖像是紅外視頻流的第一幀，則設(shè)置η = 0，讀取線列探測器每個像元的增益系數(shù)&⑴和偏移系數(shù)On⑴，i表示不同的像元，根據(jù)增益系數(shù)GJi)和偏移系數(shù)0n(i) 對第L幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果，其中η為整數(shù)，對第L 幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果執(zhí)行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結(jié)果，根據(jù)第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果和非均勻校正期望結(jié)果，使用最小二乘法法對增益系數(shù)&⑴和偏移系數(shù)On (i)進行處理，以得到Gn+1(i)和0n+1(i)，設(shè)置n = n+l，輸出非均勻校正結(jié)果，設(shè)置L = L+1，并重復(fù)判斷第L幀圖像是否為視頻流的第一幀圖像的步驟。本發(fā)明的方法還包括步驟若第L幀圖像不是視頻流的第一幀圖像，則讀取第L幀中每個像素的增益系數(shù)6 (1)和偏移系數(shù)0n(i)，然后進入根據(jù)增益系數(shù)6 (1)和偏移系數(shù)On(i)對第L幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果。本發(fā)明的方法還包括步驟在從紅外探測器獲取紅外視頻流，并設(shè)置L = 1的步驟之前，分別獲取高溫Th和低溫IY下的均勻輻射場景圖像xn、(Th)和χ" ( γ)，其中Γ為均勻輻射場景圖像的像素的列坐標，Γ為像素的行坐標，沿掃描方向逐行計算均勻輻射場景圖像的灰度均值，以分別得線列掃描型探測器中第i個像元在高溫Th下的平均灰度響應(yīng) Xi (Th)和低溫IY下的平均灰度響應(yīng)Xi (Tl)，計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法，其特征在于，包括以下步驟 從紅外探測器獲取紅外視頻流，并設(shè)置L=I;判斷所述紅外視頻流第L幀圖像是否是所述紅外視頻流的第一幀； 若所述第L幀圖像是所述紅外視頻流的第一幀，則設(shè)置η = 0 ； 讀取線列探測器每個像元的增益系數(shù)Gn(i)和偏移系數(shù)0n(i)，i表示不同的像元； 根據(jù)所述增益系數(shù)Gn(i)和所述偏移系數(shù)0n(i)對所述第L幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果，其中η為整數(shù)；對所述第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果執(zhí)行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結(jié)果；根據(jù)所述第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果和非均勻校正期望結(jié)果，使用最小二乘法法對所述增益系數(shù)Gn(i)和所述偏移系數(shù)0n(i)進行處理，以得到Gn+1(i)和0n+1(i)； 設(shè)置η = n+1 ； 輸出非均勻校正結(jié)果；設(shè)置L = L+1，并重復(fù)所述判斷第L幀圖像是否為所述視頻流的第一幀圖像的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場景非均勻校正方法，其特征在于，還包括步驟若所述第L 幀圖像不是所述視頻流的第一幀圖像，則讀取所述第L幀中每個像素的增益系數(shù)Gn(i)和偏移系數(shù)On (i)，然后進入所述根據(jù)所述增益系數(shù)Gn (i)和所述偏移系數(shù)On (i)對所述第L 幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場景非均勻校正方法，其特征在于，還包括步驟在所述從紅外探測器獲取紅外視頻流，并設(shè)置L = 1的步驟之前，分別獲取高溫Th和低溫IY下的均勻輻射場景圖像Xi ^ (Th)和xn、(IV)，其中Γ為所述均勻輻射場景圖像的像素的列坐標，Γ為所述像素的行坐標；沿掃描方向逐行計算所述均勻輻射場景圖像的灰度均值，以分別得線列掃描型探測器中第i個像元在高溫Th下的平均灰度響應(yīng)Xi (Th)和低溫IY下的平均灰度響應(yīng)Xi (Tl)，計算公式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場景非均勻校正方法，其特征在于，所述根據(jù)所述增益系數(shù) G1^P所述偏移系數(shù)On對所述第L幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果的步驟是采用以下公式y(tǒng)(h，j) =6 101，」)+0 ，其中11為所述像素的列坐標，」_為所述像素的行坐標，x(h，j)為當(dāng)所述紅外視頻流處理到當(dāng)前幀時在所述像素的位置(h，j) 處的紅外探測器輸出的原始灰度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取方法，其特征在于，所述對所述第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果執(zhí)行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結(jié)果的步驟是采用以下公式 f(h, j) = median{y(h+p，j+q)}，其中 ρ e {-1,0,1}, q e {_1，0，1}，median 表示對集合 {y(h+p，j+q)}中的所有數(shù)取中間大小的數(shù)作為非均勻校正期望結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場景非均勻校正方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果和非均勻校正期望結(jié)果，使用最小二乘法法對所述增益系數(shù) Gn(i)和所述偏移系數(shù)0n(i)進行處理，以得到Gn+1⑴和0n+1(i)的步驟包括生成最小二乘矛盾方程an⑴Yn⑴+bn(i) =Fn⑴，其中，an(i)為增益調(diào)整系數(shù)，bn(i)為偏移調(diào)整系數(shù)，i為列坐標表示待調(diào)整的探測像元，Yn[y(ni i)yn-= i] T，F(xiàn)n(i) = [fn(i,l)fn(i,2)...fn(i, k-l)fn(i, k)]T，最小二乘矛盾方程的矩陣形式為 凡(/,1) γ ( ,2)...凡(z+,k —1) Λ(/Λ)ΤΓα (/)]_1 1 ... 1 1」k(')」η(1); 解最小二乘矛盾方程，得到增益調(diào)整系數(shù)和偏移調(diào)整系數(shù)a^l =(A (OAn(O)-1 A:(i)Fn(i)，其中從)=[”‘1Y' j；計算當(dāng)前幀中每一探測像元的期望輸出與實際輸出之間的差別μη(υ，計算公式為Yj L(iJ)-^yn(iJ)u (0 = -—▽ / .、—；Συ力，力j調(diào)整非均勻校正參數(shù)，當(dāng)探測像元的期望輸出與實際輸出之間的差別μη(υ大于一定門限值U時，則通過當(dāng)前幀得到的增益調(diào)整系數(shù)和偏移調(diào)整系數(shù)調(diào)整兩點非均勻校正系數(shù)，得到下一幀用于紅外圖像非均勻校正的調(diào)整公式如下，其中U為常數(shù)G +1(o4G"(/) ，Li0』)，""吻。
全文摘要
一種掃描型紅外成像系統(tǒng)的場景非均勻校正方法，包括步驟從紅外探測器獲取紅外視頻流，并設(shè)置L＝1，判斷紅外視頻流第L幀圖像是否是紅外視頻流的第一幀，若第L幀圖像是紅外視頻流的第一幀，則設(shè)置n＝0，讀取線列探測器每個像元的增益系數(shù)Gn(i)和偏移系數(shù)On(i)，根據(jù)增益系數(shù)Gn(i)和偏移系數(shù)On(i)對第L幀圖像中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結(jié)果，對第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果執(zhí)行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結(jié)果，根據(jù)第L幀圖像中每個像素的非均勻校正結(jié)果和非均勻校正期望結(jié)果，使用最小二乘法法對增益系數(shù)Gn(i)和偏移系數(shù)On(i)進行處理，以得到Gn+1(i)和On+1(i)。本發(fā)明方法的鬼影現(xiàn)象不明顯，圖像質(zhì)量更好，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號G06T5/00GK102521797SQ20111034522
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者周波, 梁琨, 樊凡, 馬泳 申請人:華中科技大學(xué)