圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法，包括以下步驟：1】采集一幀圖像，在圖像傳感器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；2】根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，估計(jì)出目標(biāo)自第n幀之后直至脫離圖像傳感器靶面的活動(dòng)區(qū)域R，并對(duì)活動(dòng)區(qū)域R內(nèi)的所有坐標(biāo)的像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R噪聲修正量；3】將目標(biāo)像素的原始灰度與活動(dòng)區(qū)域R中相應(yīng)坐標(biāo)的噪聲修正量做差，得到修正后目標(biāo)像素的灰度；為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在計(jì)算量大、存儲(chǔ)資源浪費(fèi)和需要不斷上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)的技術(shù)問題，本發(fā)明能最大程度上實(shí)時(shí)去除固定模式噪聲、暗電流非均勻一致性和白噪點(diǎn)對(duì)目標(biāo)質(zhì)心提取的影響。
【專利說明】圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法，可以在星上實(shí)現(xiàn)圖像傳感器噪聲的自動(dòng)補(bǔ)償。

【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器，是星載相機(jī)的重要組成部分。根據(jù)元件的不同，可分為(XD(ChargeCoupled Device,電荷稱合兀件)和 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體元件)兩大類。
[0003]CXD和CMOS盡管在技術(shù)上有較大的不同，但CXD和CMOS兩者性能差距不是很大。目前CCD和CMOS圖像傳感器廣泛應(yīng)用于天文觀測(cè)、可見光成像和空間光學(xué)等領(lǐng)域。
[0004]CCD和CMOS圖像傳感器的輸出信號(hào)中夾雜著各種噪聲和干擾，主要有熱噪聲、暗電流噪聲、散粒噪聲、復(fù)位噪聲和讀出電路引入的噪聲等。這些噪聲會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在圖像上表現(xiàn)為白噪點(diǎn)、暗電流非均勻一致性和固定模式噪聲。雖然在硬件電路中會(huì)對(duì)這些噪聲進(jìn)行抑制，但是并不能完全消除這些噪聲的影響，一般需要進(jìn)行星上軟件處理。
[0005]對(duì)圖像中的白噪點(diǎn)進(jìn)行處理的方法是在存儲(chǔ)器中事先存儲(chǔ)白噪點(diǎn)的位置信息，當(dāng)圖像傳感器輸出到該噪點(diǎn)時(shí)，用前一個(gè)或后一個(gè)像元的灰度作為該噪點(diǎn)的灰度輸出。
[0006]對(duì)于暗電流非均勻一致性的處理方法是存儲(chǔ)每個(gè)像元的校正系數(shù)，在圖像傳感器輸出像元灰度時(shí)，給每個(gè)像元乘上對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)后進(jìn)行輸出。
[0007]由于CMOS圖像傳感器所特有的固定模式噪聲與溫度有關(guān)，因此需要存儲(chǔ)不同溫度下的標(biāo)定圖像，每幀圖像需要減去相應(yīng)溫度的標(biāo)定圖像。
[0008]以上的星上軟件處理方法需要耗費(fèi)大量的衛(wèi)星存儲(chǔ)資源和運(yùn)算資源；當(dāng)圖像傳感器在軌性能下降時(shí)，還需要重新上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)；但是這樣僅能維持一段時(shí)間，隨著星載相機(jī)圖像傳感器性能的進(jìn)一步下降，需要不斷地上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中星上軟件去除白噪點(diǎn)、暗電流非均勻一致性和固定模式噪聲中，計(jì)算量大、存儲(chǔ)資源浪費(fèi)和需要不斷上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0011]一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0012]I】采集一幀圖像，在圖像傳感器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；若檢測(cè)到目標(biāo)，則連續(xù)采集至少η幀圖像，根據(jù)所采集的圖像計(jì)算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，執(zhí)行步驟2】；若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；
[0013]2】根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，估計(jì)出目標(biāo)自第η幀之后直至脫離圖像傳感器靶面的活動(dòng)區(qū)域R，并對(duì)活動(dòng)區(qū)域R內(nèi)的所有坐標(biāo)的像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，計(jì)算該活動(dòng)區(qū)域R內(nèi)的所有坐標(biāo)的像素灰度的噪聲修正量，并存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R噪聲修正量；
[0014]3】采集第n+1幀圖像，若檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟4】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；
[0015]4】將目標(biāo)像素的原始灰度與活動(dòng)區(qū)域R中相應(yīng)坐標(biāo)的噪聲修正量做差,得到修正后目標(biāo)像素的灰度；同時(shí)對(duì)活動(dòng)區(qū)域R中除去目標(biāo)像素外的其余像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，并計(jì)算這些像素的噪聲修正量，而與目標(biāo)像素相應(yīng)的的噪聲修正量保持不變，并將兩部分存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R噪聲修正量；執(zhí)行步驟3】。
[0016]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、本發(fā)明能最大程度上實(shí)時(shí)去除固定模式噪聲、暗電流非均勻一致性和白噪點(diǎn)對(duì)目標(biāo)質(zhì)心提取的影響。
[0018]2、本發(fā)明最大限度的減少了星上存儲(chǔ)資源的浪費(fèi)，只需至多一幀的存儲(chǔ)資源；
[0019]3、本發(fā)明能自適應(yīng)固定模式噪聲、暗電流非均勻一致性和白噪點(diǎn)的特征變化；
[0020]4、本發(fā)明不需地面不斷地上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)，具備自主性的優(yōu)點(diǎn)。
[0021 ] 5、本發(fā)明可以保證星載圖像傳感器在較高溫度下工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0023]圖2為IIR自適應(yīng)濾波流程圖；圖中S為平滑因子，可取2，4，8，16，32 ;
[0024]圖3為實(shí)施例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法，包括以下步驟:
[0026]I】采集一幀圖像，在圖像傳感器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；若檢測(cè)到目標(biāo)，則連續(xù)采集至少η幀圖像(η = 2，3，…)，根據(jù)所采集的圖像序列計(jì)算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，執(zhí)行步驟2】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；
[0027]2】根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，估計(jì)出目標(biāo)自第η幀之后直至脫離靶面的活動(dòng)區(qū)域R，并對(duì)區(qū)域R的像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，計(jì)算該區(qū)域像素灰度的噪聲修正量，并存儲(chǔ)為區(qū)域R噪聲修正量；
[0028]3】采集第n+1幀圖像，若檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟4】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；
[0029]4】將目標(biāo)像素的原始灰度與區(qū)域R中相應(yīng)坐標(biāo)的噪聲修正量做差，得到修正后的目標(biāo)灰度；同時(shí)僅對(duì)區(qū)域R中除去目標(biāo)像素外的其余像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，計(jì)算這些像素的噪聲修正量，而目標(biāo)像素的噪聲修正量保持不變，并將兩部分存儲(chǔ)為區(qū)域R噪聲修正量；執(zhí)行步驟3】。
[0030]具體的IIR自適應(yīng)濾波處理過程如圖2所示。
[0031]實(shí)施例:如圖3所示。
[0032]子圖(a):在靶面檢測(cè)到目標(biāo)(如衛(wèi)星);
[0033]子圖(b):連續(xù)采集η幀圖像，計(jì)算目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡(黑色粗虛線)，估計(jì)出目標(biāo)自第η幀之后直至脫離靶面的活動(dòng)區(qū)域R(虛線所框區(qū)域)，并對(duì)該區(qū)域進(jìn)行IIR濾波，并存儲(chǔ)為區(qū)域R噪聲修正量；
[0034]子圖(c):在第n+1幀，將目標(biāo)的像素原始灰度與區(qū)域R中相應(yīng)坐標(biāo)的噪聲修正量做差，得到修正后的目標(biāo)灰度；
[0035]子圖(d):在第n+1幀，僅對(duì)區(qū)域R中除去目標(biāo)像素外的其余像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，計(jì)算這些像素的噪聲修正量，而目標(biāo)像素的噪聲修正量保持不變，并將兩部分存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R的當(dāng)前噪聲修正量。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器在軌噪聲智能抑制方法，其特征在于:包括以下步驟: I】采集一幀圖像，在圖像傳感器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；若檢測(cè)到目標(biāo)，則連續(xù)采集至少η幀圖像，根據(jù)所采集的圖像計(jì)算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，執(zhí)行步驟2】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】； 2】根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，估計(jì)出目標(biāo)自第η幀之后直至脫離圖像傳感器靶面的活動(dòng)區(qū)域R，并對(duì)活動(dòng)區(qū)域R內(nèi)的所有坐標(biāo)的像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，計(jì)算該活動(dòng)區(qū)域R內(nèi)的所有坐標(biāo)的像素灰度的噪聲修正量，并存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R噪聲修正量； 3】采集第η+1幀圖像，若檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟4】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】； 4】將目標(biāo)像素的原始灰度與活動(dòng)區(qū)域R中相應(yīng)坐標(biāo)的噪聲修正量做差，得到修正后目標(biāo)像素的灰度；同時(shí)對(duì)活動(dòng)區(qū)域R中除去目標(biāo)像素外的其余像素進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，并計(jì)算這些像素的噪聲修正量，而與目標(biāo)像素相應(yīng)的的噪聲修正量保持不變，并將兩部分存儲(chǔ)為活動(dòng)區(qū)域R噪聲修正量；執(zhí)行步驟3】。
【文檔編號(hào)】H04N5/357GK104394334SQ201410658775
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】閆榮華, 胡永明, 彭進(jìn)業(yè), 馬冬梅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所, 西北工業(yè)大學(xué), 西安楊森制藥有限公司