本發(fā)明屬于紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法。

背景技術(shù)：

隨著多光譜成像技術(shù)在遙感領(lǐng)域的發(fā)展，紅外長線列TDI探測器逐步成為重要的遙感載荷，通過掛載在飛機(jī)上進(jìn)行擺掃，TDI探測器可實(shí)現(xiàn)大幅寬、高分辨率的對地觀測。傳統(tǒng)掃描機(jī)構(gòu)多采用單向掃描技術(shù)，回掃期或消隱期并不成像。為了提高探測效率，近年來，擺掃型成像載荷向雙向掃描成像方向發(fā)展，在垂直于載體運(yùn)動(dòng)方向的平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙向掃描，掃描正程與逆程均成像，為此探測器生產(chǎn)廠家也隨之為TDI探測器集成了雙向延遲積分特性，用戶可通過配置接口實(shí)時(shí)調(diào)整TDI積分方向，使其與掃描方向匹配，從而完成雙向掃描成像。

定標(biāo)(非均勻校正)一直都是改善紅外探測器非均勻性的主要手段，理想的TDI探測器對于同一景物正掃與反掃的結(jié)果應(yīng)該相同，工作過程中采用一組定標(biāo)系數(shù)即可，但由于制造材料與工藝水平的限制，TDI像元在改變掃描方向后，積分方向與信號讀出路徑均成為影響像元非均勻性的因素，實(shí)踐證明，采用一組系數(shù)無法達(dá)到理想的校正效果，為改善TDI探測器雙向成像效果，必須每個(gè)掃描方向?qū)?yīng)一組校正系數(shù)。同時(shí)，由于國產(chǎn)紅外TDI探測器非均勻性更明顯，像元穩(wěn)定性欠佳，實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)系數(shù)在重開機(jī)后校正效果顯著退化使得實(shí)時(shí)定標(biāo)成為解決國產(chǎn)紅外TDI探測器理想手段之一。

因此，目前針對國產(chǎn)紅外TDI探測器，迫切需要提出一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，實(shí)踐證明該思路可顯著降低探測器非均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，如何提出一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，其利用實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置與圖像預(yù)處理裝置相互配合獲取雙向非均勻校正系數(shù)；

其中，所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置用于完成定標(biāo)黑體參考源溫度的控制與黑體參考源切入切出成像光路的控制；所述圖像預(yù)處理裝置用于完成探測器的控制、圖像的采集、定標(biāo)流程控制與實(shí)時(shí)校正系數(shù)計(jì)算；

所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置包括：通訊模塊、黑體參考源產(chǎn)生模塊、定標(biāo)機(jī)構(gòu)、定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊、定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊；其中，所述通訊模塊用于接收上位機(jī)發(fā)送的實(shí)時(shí)定標(biāo)命令；所述黑體參考源產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生恒定溫度的定標(biāo)參考源，在參考源溫度穩(wěn)定后發(fā)送參考源就緒信號；所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)是用于將參考源送入或撤出光路的機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊用于在接收到黑體參考源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的參考源就緒信號后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)將參考源切入光路，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，再驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)撤出光路，在定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入光路后由定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊向圖像預(yù)處理裝置發(fā)送定標(biāo)同步信號；

所述圖像預(yù)處理裝置包括：圖像采集模塊、探測器控制模塊、定標(biāo)流程控制模塊、定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊、校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊、校正系數(shù)調(diào)用模塊；其中，所述圖像采集模塊用于探測器成像數(shù)據(jù)的采集；所述探測器控制模塊用于調(diào)整探測器工作模式；所述定標(biāo)流程控制模塊用于接收實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置發(fā)送的定標(biāo)同步信號，并通過定標(biāo)同步信號的特征判斷此次切入光路的參考源類型，即高溫參考源或低溫參考源，產(chǎn)生正向與反向定標(biāo)使能信號；所述定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊用于接收定標(biāo)流程控制模塊發(fā)來的定標(biāo)使能信號，開始采集定標(biāo)原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)求取像元平均值，采集結(jié)束后發(fā)送采集結(jié)束信號；所述校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊用于接收到定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的采集結(jié)束信號后開始計(jì)算校正系數(shù)并將計(jì)算結(jié)果存儲于本地RAM中；所述校正系數(shù)調(diào)用模塊用于通過接收上位機(jī)的定標(biāo)使能命令調(diào)用計(jì)算得到的系數(shù)；

具體而言，所述一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，其包括如下步驟：

步驟S1：紅外TDI掃描成像系統(tǒng)啟動(dòng)，采集紅外圖像，由上位機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)定標(biāo)命令；

步驟S2：所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置的通訊模塊接收到實(shí)時(shí)定標(biāo)命令，黑體參考源產(chǎn)生模塊控制參考源達(dá)到低溫參考溫度，溫度穩(wěn)定后，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，等待成像進(jìn)入消隱期后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送低溫定標(biāo)同步信號；

步驟S3：所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟S2中產(chǎn)生的低溫定標(biāo)同步信號，產(chǎn)生當(dāng)前掃描方向即正向的低溫定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊接收到低溫定標(biāo)使能開始采集正向低溫參考源數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地正向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，采集完成后，定標(biāo)流程控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向脈沖信號；

步驟S4：所述轉(zhuǎn)向脈沖信號改變探測器掃描方向并重新啟動(dòng)圖像預(yù)處理裝置中的圖像采集模塊，重新開始采集圖像，產(chǎn)生反向定標(biāo)使能信號，采集該方向低溫參考源數(shù)據(jù)并計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地反向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中；

步驟S5：所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)達(dá)在下次成像有效期到來之前由定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)撤出成像光路，黑體參考源產(chǎn)生模塊控制參考源達(dá)到高溫參考溫度，溫度穩(wěn)定后，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，等待成像進(jìn)入消隱期后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送低溫定標(biāo)同步信號；

步驟S6：所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟S5中產(chǎn)生的高溫定標(biāo)同步信號，產(chǎn)生正向高溫定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊采集高溫參考源數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值并將計(jì)算結(jié)果存儲于本地正向高溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，采集完成后，定標(biāo)流程控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向脈沖信號；

步驟S7：所述圖像預(yù)處理裝置按照步驟S4的過程采集反向高溫參考源數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值并將計(jì)算結(jié)果存儲至本地反向高溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，定標(biāo)機(jī)構(gòu)撤出光路；

步驟S8：高溫參考數(shù)據(jù)采集完畢標(biāo)志著一次兩點(diǎn)實(shí)時(shí)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集的結(jié)束，在高溫定標(biāo)使能結(jié)束后，所述定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送采集結(jié)束信號，校正系數(shù)計(jì)算模塊接收到采集結(jié)束信號后，開始利用存儲于本地RAM的雙向高低溫參考像元平均值進(jìn)行兩點(diǎn)非均勻校正系數(shù)的計(jì)算；

步驟S9：計(jì)算完成后將參數(shù)存儲于本地校正系數(shù)RAM中，用戶通過上位機(jī)發(fā)送校正使能命令啟動(dòng)校正系數(shù)調(diào)用模塊，觀察圖像校正效果。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下有益效果：

(1)實(shí)時(shí)性高，用戶在觀察到圖像退化時(shí)即可啟動(dòng)實(shí)時(shí)校正功能，校正過程無需人為參與，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)校正在定標(biāo)機(jī)構(gòu)兩次切入切出后判斷為一次實(shí)時(shí)定標(biāo)結(jié)束，用戶此時(shí)使能實(shí)時(shí)校正功能便可觀察校正效果；

(2)雙向校正效果好，流程簡單，結(jié)果有效，針對TDI雙向掃描特性，通過消隱期進(jìn)行采集轉(zhuǎn)向操作實(shí)現(xiàn)一次定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入完成兩個(gè)方向定標(biāo)數(shù)據(jù)采集的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)掃描方向與定標(biāo)參數(shù)的嚴(yán)格對應(yīng)，采集的數(shù)據(jù)為多幀數(shù)據(jù)的平均值，噪聲低，可直接用于校正系數(shù)計(jì)算；

(3)定標(biāo)方式可選，用戶可選擇手動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)方式或自動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)方式，自動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)每隔固定時(shí)間進(jìn)行一次定標(biāo)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償均勻性退化；

(4)不影響正常成像流程，單程掃描周期由啟動(dòng)掃描、機(jī)構(gòu)加速、勻速掃描、機(jī)構(gòu)減速、掃描結(jié)束組成，勻速掃描區(qū)為成像區(qū)域，實(shí)時(shí)定標(biāo)在成像消隱期(非勻速掃描區(qū))完成，不影響正常成像。

附圖說明

圖1是一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法的系統(tǒng)組成圖。

圖2是實(shí)時(shí)定標(biāo)流程圖。

圖3是掃描時(shí)序示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，如圖1-圖3所示，其利用實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置與圖像預(yù)處理裝置相互配合獲取雙向非均勻校正系數(shù)；

其中，所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置用于完成定標(biāo)黑體參考源溫度的控制與黑體參考源切入切出成像光路的控制；所述圖像預(yù)處理裝置用于完成探測器的控制、圖像的采集、定標(biāo)流程控制與實(shí)時(shí)校正系數(shù)計(jì)算；

所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置包括：通訊模塊、黑體參考源產(chǎn)生模塊、定標(biāo)機(jī)構(gòu)、定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊、定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊；其中，所述通訊模塊用于接收上位機(jī)發(fā)送的實(shí)時(shí)定標(biāo)命令；所述黑體參考源產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生恒定溫度的定標(biāo)參考源，在參考源溫度穩(wěn)定后發(fā)送參考源就緒信號；所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)是用于將參考源送入或撤出光路的機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊用于在接收到黑體參考源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的參考源就緒信號后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)將參考源切入光路，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，再驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)撤出光路，在定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入光路后由定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊向圖像預(yù)處理裝置發(fā)送定標(biāo)同步信號；

所述圖像預(yù)處理裝置包括：圖像采集模塊、探測器控制模塊、定標(biāo)流程控制模塊、定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊、校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊、校正系數(shù)調(diào)用模塊；其中，所述圖像采集模塊用于探測器成像數(shù)據(jù)的采集；所述探測器控制模塊用于調(diào)整探測器工作模式；所述定標(biāo)流程控制模塊用于接收實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置發(fā)送的定標(biāo)同步信號，并通過定標(biāo)同步信號的特征判斷此次切入光路的參考源類型，即高溫參考源或低溫參考源，產(chǎn)生正向與反向定標(biāo)使能信號；所述定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊用于接收定標(biāo)流程控制模塊發(fā)來的定標(biāo)使能信號，開始采集定標(biāo)原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)求取像元平均值，采集結(jié)束后發(fā)送采集結(jié)束信號；所述校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊用于接收到定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的采集結(jié)束信號后開始計(jì)算校正系數(shù)并將計(jì)算結(jié)果存儲于本地RAM中；所述校正系數(shù)調(diào)用模塊用于通過接收上位機(jī)的定標(biāo)使能命令調(diào)用計(jì)算得到的系數(shù)；

具體而言，所述一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，其包括如下步驟：

步驟S1：紅外TDI掃描成像系統(tǒng)啟動(dòng)，采集紅外圖像，由上位機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)定標(biāo)命令；

步驟S2：所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置的通訊模塊接收到實(shí)時(shí)定標(biāo)命令，黑體參考源產(chǎn)生模塊控制參考源達(dá)到低溫參考溫度，溫度穩(wěn)定后，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，等待成像進(jìn)入消隱期后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送低溫定標(biāo)同步信號；

步驟S3：所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟S2中產(chǎn)生的低溫定標(biāo)同步信號，產(chǎn)生當(dāng)前掃描方向即正向的低溫定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊接收到低溫定標(biāo)使能開始采集正向低溫參考源數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地正向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，采集完成后，定標(biāo)流程控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向脈沖信號；

步驟S4：所述轉(zhuǎn)向脈沖信號改變探測器掃描方向并重新啟動(dòng)圖像預(yù)處理裝置中的圖像采集模塊，重新開始采集圖像，產(chǎn)生反向定標(biāo)使能信號，采集該方向低溫參考源數(shù)據(jù)并計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地反向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中；

步驟S5：所述定標(biāo)機(jī)構(gòu)達(dá)在下次成像有效期到來之前由定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)撤出成像光路，黑體參考源產(chǎn)生模塊控制參考源達(dá)到高溫參考溫度，溫度穩(wěn)定后，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，等待成像進(jìn)入消隱期后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送低溫定標(biāo)同步信號；

步驟S6：所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟S5中產(chǎn)生的高溫定標(biāo)同步信號，產(chǎn)生正向高溫定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊采集高溫參考源數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值并將計(jì)算結(jié)果存儲于本地正向高溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，采集完成后，定標(biāo)流程控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向脈沖信號；

步驟S7：所述圖像預(yù)處理裝置按照步驟S4的過程采集反向高溫參考源數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值并將計(jì)算結(jié)果存儲至本地反向高溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，定標(biāo)機(jī)構(gòu)撤出光路；

步驟S8：高溫參考數(shù)據(jù)采集完畢標(biāo)志著一次兩點(diǎn)實(shí)時(shí)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集的結(jié)束，在高溫定標(biāo)使能結(jié)束后，所述定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送采集結(jié)束信號，校正系數(shù)計(jì)算模塊接收到采集結(jié)束信號后，開始利用存儲于本地RAM的雙向高低溫參考像元平均值進(jìn)行兩點(diǎn)非均勻校正系數(shù)的計(jì)算；

步驟S9：計(jì)算完成后將參數(shù)存儲于本地校正系數(shù)RAM中，用戶通過上位機(jī)發(fā)送校正使能命令啟動(dòng)校正系數(shù)調(diào)用模塊，觀察圖像校正效果。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)系統(tǒng)，包括紅外TDI探測器、光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置、圖像預(yù)處理裝置、上位機(jī)。

所述的紅外TDI探測器與光學(xué)系統(tǒng)通過擺掃方式將反映景物信息的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，是遙感領(lǐng)域的有效載荷；

所述的實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置包括通訊模塊、黑體參考源產(chǎn)生模塊、定標(biāo)機(jī)構(gòu)、定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊、定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模塊控制，通訊模塊用于接收上位機(jī)發(fā)送的定標(biāo)命令，黑體參考源產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生恒定溫度的定標(biāo)參考源，在參考源溫度穩(wěn)定后發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)是用于將參考源送入或撤出光路的機(jī)械結(jié)構(gòu)，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收到黑體參考源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的參考源就緒信號后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)將參考源切入光路，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，再驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)撤出光路，在定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入光路后由定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊向圖像預(yù)處理裝置發(fā)送定標(biāo)同步信號。

所述的圖像預(yù)處理裝置包括圖像采集模塊、探測器控制模塊、定標(biāo)流程控制模塊、定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊、校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊、校正系數(shù)調(diào)用模塊，圖像采集模塊用于探測器成像數(shù)據(jù)的采集，探測器控制模塊用于調(diào)整探測器工作參數(shù)，定標(biāo)流程控制模塊用于接收實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置發(fā)送的定標(biāo)同步信號，并通過同步信號的特征判斷此次切入光路的參考源類型(高溫或低溫)，產(chǎn)生正向與反向定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊接收定標(biāo)流程控制模塊發(fā)來的定標(biāo)使能信號開始采集定標(biāo)原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)求取像元平均值，采集結(jié)束后發(fā)送采集結(jié)束信號，校正系數(shù)計(jì)算存儲模塊接收到定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的采集結(jié)束信號后開始計(jì)算校正系數(shù)并將計(jì)算結(jié)果存儲于本地RAM中，校正系數(shù)調(diào)用模塊通過接收上位機(jī)的定標(biāo)使能命令調(diào)用計(jì)算得到的系數(shù)。圖像預(yù)處理裝置以FPGA作為主控芯片，負(fù)責(zé)完成探測器控制信號產(chǎn)生，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片配置及圖像數(shù)據(jù)采集，定標(biāo)同步信號的接收及雙向定標(biāo)流程控制，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集及校正系數(shù)的調(diào)用，F(xiàn)PGA為并行數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，使用FPGA進(jìn)行雙向定標(biāo)時(shí)序控制時(shí)序關(guān)系明確、實(shí)時(shí)性高，利用其流水線的工作特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)的同時(shí)即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的累加與平均，采集完成后即得到像元平均值，無需開辟大塊RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)處理流程簡單有效。同時(shí)，利用FPGA支持的嵌入式軟核單片機(jī)實(shí)現(xiàn)校正系數(shù)計(jì)算與存儲，可大大簡化數(shù)據(jù)交互接口。

所述上位機(jī)用于圖像的采集顯示以及控制命令的發(fā)送。

如圖2所示，一種基于紅外TDI探測器雙向掃描特性的實(shí)時(shí)定標(biāo)方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)紅外TDI掃描成像系統(tǒng)啟動(dòng)，采集紅外圖像，由上位機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)定標(biāo)命令；

(2)所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置的通訊模塊接收到實(shí)時(shí)定標(biāo)命令，黑體參考源產(chǎn)生模塊按照用戶設(shè)定值控制參考源達(dá)到低溫參考溫度，單片機(jī)通過統(tǒng)計(jì)算法判斷溫度穩(wěn)定在一定閾值范圍內(nèi)，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，在掃描機(jī)構(gòu)進(jìn)入成像消隱期(非勻速掃描區(qū))驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，待切入穩(wěn)定后定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送低溫定標(biāo)同步脈沖，脈沖寬度為A；

(3)所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟(2)中產(chǎn)生的低溫定標(biāo)同步信號A，通過脈沖寬度判斷此次切入?yún)⒖荚吹念愋停}寬為A，則此時(shí)切入?yún)⒖荚礊榈蜏貐⒖荚矗a(chǎn)生當(dāng)前掃描方向(正向)的低溫定標(biāo)使能信號，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊接收到低溫定標(biāo)使能開始采集正向低溫參考源數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地正向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，采集完成后，定標(biāo)流程控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向脈沖信號；

(4)轉(zhuǎn)向脈沖信號改變探測器掃描方向并重新啟動(dòng)圖像預(yù)處理裝置中的圖像采集模塊，重新開始采集圖像，產(chǎn)生反向定標(biāo)使能信號，采集該方向低溫參考源數(shù)據(jù)并計(jì)算像元平均值，將計(jì)算結(jié)果存儲于本地反向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，該方式重啟圖像采集流程，相比直接改變探測器掃描方向進(jìn)行采集的方式，避免了因突變掃描方向可能出現(xiàn)的成像不穩(wěn)定狀態(tài)；

(5)定標(biāo)機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定時(shí)間，在下次成像有效期到來之前，由定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)撤出成像光路，一次切入完成了兩個(gè)方向低溫定標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，黑體參考源產(chǎn)生模塊開始控制參考源達(dá)到高溫參考溫度，采用步驟(2)中方法判斷溫度穩(wěn)定后，發(fā)送參考源就緒信號，定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊接收參考源就緒信號，等待成像進(jìn)入消隱期后驅(qū)動(dòng)定標(biāo)機(jī)構(gòu)切入成像光路，定標(biāo)同步信號發(fā)送模塊發(fā)送高溫定標(biāo)同步信號B；

(6)所述圖像預(yù)處理裝置中的定標(biāo)流程控制模塊接收到步驟(5)中產(chǎn)生的高溫定標(biāo)同步信號B，判斷此時(shí)切入?yún)⒖荚礊楦邷貐⒖荚矗门c步驟(3)-步驟(4)相同的過程采集雙向高溫參考源數(shù)據(jù)并存儲至本地正、反向高溫定標(biāo)數(shù)據(jù)RAM中，定標(biāo)機(jī)構(gòu)達(dá)到設(shè)定時(shí)間，在下次成像有效期到來之前，由定標(biāo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)撤出成像光路；

(7)高溫參考數(shù)據(jù)采集完畢標(biāo)志著一次兩點(diǎn)實(shí)時(shí)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集的結(jié)束，在高溫定標(biāo)使能結(jié)束后，定標(biāo)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送采集結(jié)束信號，校正系數(shù)計(jì)算模塊接收到采集結(jié)束信號后，開始利用存儲于本地RAM的雙向高低溫參考像元平均值進(jìn)行兩點(diǎn)非均勻系數(shù)的計(jì)算；

(8)計(jì)算完成后將參數(shù)存儲于本地校正系數(shù)RAM中，用戶通過上位機(jī)發(fā)送校正使能命令啟動(dòng)校正系數(shù)調(diào)用模塊，觀察圖像校正效果。

如圖3所示，掃描機(jī)構(gòu)掃描過程由正掃與反掃兩部分構(gòu)成，單程掃描周期由啟動(dòng)掃描、機(jī)構(gòu)加速、勻速掃描、機(jī)構(gòu)減速、掃描結(jié)束組成，其中僅勻速掃描過程為有效掃描成像時(shí)段，所述圖像預(yù)處理裝置為探測器設(shè)定的數(shù)據(jù)輸出時(shí)間覆蓋勻速掃描區(qū)與部分非勻速掃描區(qū)，實(shí)時(shí)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集發(fā)生在非勻速掃描區(qū)，如在該數(shù)據(jù)輸出區(qū)域接收到定標(biāo)同步信號便可進(jìn)行參考源數(shù)據(jù)的采集。實(shí)時(shí)定標(biāo)過程發(fā)生在非勻速成像區(qū)，所以此時(shí)實(shí)時(shí)定標(biāo)不影響有效成像。

所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置的定標(biāo)機(jī)構(gòu)，其切入光路總是發(fā)生在掃描機(jī)構(gòu)掃描的同一位置處，其切入時(shí)間點(diǎn)與TDI掃描方向有著確定的對應(yīng)關(guān)系，這也為所述預(yù)處理裝置確定參考源數(shù)據(jù)的方向提供了判斷依據(jù)。

根據(jù)系統(tǒng)工作需要，還可以設(shè)置自動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)模式，上位機(jī)發(fā)送自動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)命令后，所述實(shí)時(shí)定標(biāo)裝置與所述圖像預(yù)處理裝置會(huì)按照每固定間隔時(shí)間為周期進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)定標(biāo)數(shù)據(jù)采集與圖像校正，以補(bǔ)償雙向掃描TDI探測器均勻性的退化。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。