一種紅外焦平面的多點校正方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領域，尤其涉及一種紅外焦平面的多點校正方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外焦平面陣列成像系統(tǒng)由于具有靈敏度高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，作用距離遠、 抗干擾性好、穿透煙塵霧霾能力強、可全天候工作等優(yōu)點，已成為紅外熱成像技術(shù)發(fā)展的趨 勢，而凝視型紅外焦平面陣列已成為未來紅外熱成像系統(tǒng)發(fā)展的主流探測器件。
[0003] 基于紅外成像系統(tǒng)的這些優(yōu)良的特點，它已經(jīng)廣泛地應用于各種軍事（如預警、 檢測跟蹤、成像制導等）和民事（如科學研宄、遙感、工業(yè)監(jiān)測、醫(yī)學等）領域。紅外探測器 就是將不可見的紅外熱輻射轉(zhuǎn)換成為可見的或可測量的信號的一種器件，它是紅外系統(tǒng)中 最關(guān)鍵的元件之一。大規(guī)模的紅外焦平面陣列器件是現(xiàn)今最為先進的一類紅外探測器件， 是國內(nèi)外都重點發(fā)展的一類紅外探測器。紅外焦平面陣列同時具有對紅外輻射敏感和信號 處理的功能，通過器件的讀出電路可以將器件中所有探測單元的響應信號轉(zhuǎn)換成有序的圖 像信號輸出。而紅外焦平面陣列非均勻性的存在大大地降低了成像系統(tǒng)的溫度分辨率和成 像質(zhì)量，因此對高質(zhì)量的紅外熱成像系統(tǒng)來說，非均勻性校正技術(shù)是最為關(guān)鍵的圖像處理 技術(shù)之一。
[0004] 然而，在國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣的紅外焦平面陣列非均勻性校正方法，根據(jù) 校正系數(shù)獲得的方法不同大致可以分為兩大類基于參考輻射源和基于場景的非均勻性校 正技術(shù)。其中一點校正、兩點校正及多點校正等基于參考輻射源的校正算法是最為成熟也 是最普遍使用的一類校正算法，但是這些算法僅適用于探測去的線性響應區(qū)，對于非線性 響應區(qū)域校正都受到紅外焦平面陣列成像系統(tǒng)非線性響應的影響，當紅外焦平面陣列成像 系統(tǒng)的環(huán)境溫度和工作溫度的改變時，紅外焦平面陣列器件的工作狀態(tài)也隨之發(fā)生變化， 校正效果就會變差，從而影響非均勻性校正精度，通常需要周期性的定標，而不具有自適應 校正能力，因此難以應對復雜多變的環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種紅外焦平面的多點校正方法，旨在解決現(xiàn)有的紅外焦 平面陣列存在著固有的非均勻性，即在相同的均勻輻射輸入時紅外焦平面陣列各個探測單 元的響應輸出不一致。而目前常用的一點校正、兩點校正及多點校正，都受到紅外焦平面陣 列成像系統(tǒng)非線性響應的影響，當紅外焦平面陣列成像系統(tǒng)的環(huán)境溫度和工作溫度的改變 時，紅外焦平面陣列器件的工作狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，導致校正的精度和能力都變差。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種紅外焦平面的多點校正方法，包 括如下步驟：
[0007] 步驟1，紅外焦平面探測器在工作溫度范圍內(nèi)，每隔5°C采集不同溫度黑體的圖像 作為背景圖像；
[0008] 步驟2,啟動快門，獲取快門圖像相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)背景圖像套入如下公式獲取快 門修正參數(shù)，
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，紅外焦平面探測器在工作溫度范圍內(nèi)，每隔5°C采集不同溫度黑體的圖像作為 背景圖像； 步驟2,啟動快門，獲取快門圖像相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)背景圖像套入如下公式獲取快門修 正參數(shù)：
其中，A0是快門修正參數(shù)，Bi是第i幅背景圖像，瓦是背景圖像的均值，快門圖像相關(guān) 參數(shù)包括快門圖像Xs與快門圖像的均值尤s，Ks是快門圖像對應的增益校正參數(shù)，是Ks 的均值； 步驟3,根據(jù)快門修正參數(shù)A0,引入目標圖像對應的增益校正參數(shù)K與偏置校正參數(shù)Bj置校進行兩點校正，代入如下公式，計算校正后圖像Y，
其中，X是預校正的圖像，Y是校正后的圖像，A0是快門修正參數(shù)，是第j幅背景圖 像，K是增益校正參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，所述步驟1中 工作溫度的范圍為-20 °C?80 °C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，所述步驟1詳 述如下： 所述黑體的溫度覆蓋探測器觀測場景的溫度范圍，溫度間隔每5°C從低到高，背景 圖像分別對應VB2、B3、……Bn，背景圖像的均值分別為瓦、^：、瓦、……瓦，且
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，所述步驟2中 快門圖像對應的增益校正參數(shù)&，具體為： 當快門校正時確定所在溫度范圍，獲取快門的圖像Xs，并計算快門圖像的均值足，比 較尤與背景圖像的均值，確定足位于區(qū)間[冢，瓦+1] …"，則快門圖像對應的偏置校 正參數(shù)為戽，快門圖像對應的增益校正參數(shù)為（=(夜I, -夜.)/ (盡,,_久）。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，所述步驟2具 體還包括： 對快門圖像Xs進行兩點校正，獲取快門圖像乂3兩點校正后圖像AYS，則Ys = (Xs_Bi)XKS;其中，Bi是第i幅背景圖像，并根據(jù)兩點校正后圖像AYS獲取校正后的偏移量 AYs，-^，其中，g是乙的均值；代入下列公式，計算快門修正參數(shù)A0 :
式中，AO為快門修正參數(shù)，AYS為兩點校正后的圖像，KS為快門圖像對應的增益校正 參數(shù)，尤是&的均值，Xs為快門圖像，X為快門圖像的均值，Bi是第i幅背景圖像，5；是背 景圖像的均值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外焦平面的多點校正方法，其特征在于，所述步驟3具 體包括如下： 根據(jù)預校正的目標圖像所在溫度范圍，計算目標圖像的均值又比較叉與背景圖像的 均值，確定叉位于區(qū)間|5；,互/+1]j= 1…《，則目標圖像所對應的偏置校正參數(shù)為I，增益 校正參數(shù)為[ = (6^-巧)/(&〃-化）；然后，對目標圖像進行兩點校正，代入如下公式，計 算校正后圖像Y:
其中，X是預校正的圖像，Y是校正后的圖像，A0是快門修正參數(shù)，Bj是第j幅背景圖 像，K是增益校正參數(shù)。
7. -種紅外焦平面的多點校正系統(tǒng)，其特征在于，包括： 采集單元，用于在工作溫度范圍內(nèi)，每隔5°C采集不同溫度黑體的圖像作為背景圖像； 計算單元，用于啟動快門，獲取快門圖像相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)背景圖像套入如下公式獲取 快門修正參數(shù)，
其中，A0是快門修正參數(shù)，Bi是第i幅背景圖像，瓦是背景圖像的均值，快門圖像相 關(guān)參數(shù)包括快門圖像Xs與快門圖像的均值Zs，Ks是快門圖像對應的增益校正參數(shù)，萬是 &的均值； 校正單元，用于根據(jù)快門修正參數(shù)A0,引入目標圖像對應的增益校正參數(shù)K與偏置校 正參數(shù)h置校進行兩點校正，代入如下公式，計算校正后圖像Y，
其中，X是預校正的圖像，Y是校正后的圖像，A0是快門修正參數(shù)，是第j幅背景圖 像，K是增益校正參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種紅外焦平面的多點校正系統(tǒng)，其特征在于，所述計算單 元包括： 第一計算子單元，用于啟動快門后，根據(jù)獲取的快門圖像與背景圖像的均值比較，計算 出快門圖像對應的增益校正參數(shù)； 第二計算子單元，用于根據(jù)快門圖像兩點校正后，并結(jié)合增益校正參數(shù)獲取校正后的 偏移量，從而計算出快門修正參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種紅外焦平面的多點校正系統(tǒng)，其特征在于，所述校正單 元包括： 獲取子單元，用于根據(jù)預校正的目標圖像所在溫度范圍，計算目標圖像的均值，從而獲 取到增益校正參數(shù)； 校正子單元，用于根據(jù)獲取到增益校正參數(shù)，對目標圖像進行兩點校正，代入相應的公 式，計算出校正后圖像Y。
【專利摘要】本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領域，尤其涉及一種紅外焦平面的多點校正方法，包括：步驟1，紅外焦平面探測器在工作溫度條件下，每隔5℃采集不同溫度黑體的圖像作為背景圖像；步驟2，啟動快門，獲取快門圖像相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)背景圖像套入如下公式獲取快門修正參數(shù)：其中，ΔO是快門修正參數(shù)，快門圖像相關(guān)參數(shù)包括快門圖像Xs與快門圖像的均值Bi是第i幅背景圖像，是背景圖像的均值，Ks是快門圖像對應的增益校正參數(shù)，是Ks的均值；步驟3，根據(jù)快門修正參數(shù)ΔO，引入目標圖像對應的增益校正參數(shù)K與偏置校正參數(shù)Bj置校進行兩點校正，代入如下公式，計算校正后圖像Y，其中，X是預校正的圖像，Y是校正后的圖像，ΔO是快門修正參數(shù)，Bj是第j幅背景圖像，K是增益校正參數(shù)。
【IPC分類】H04N5-33, H04N5-232
【公開號】CN104580894
【申請?zhí)枴緾N201410822449
【發(fā)明人】馬兆峰, 黃星明, 李晶
【申請人】煙臺艾睿光電科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日