一種紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于非制冷紅外成像系統(tǒng)具有價(jià)格低、成像性能好的優(yōu)點(diǎn)，非制冷紅外成像系統(tǒng) 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用市場(chǎng)和軍事用途。在民用領(lǐng)域，可用于城市安防、海上油監(jiān)、森林防火 等。在軍事上，主要用于紅外偵察、紅外制導(dǎo)、單兵手持設(shè)備等。
[0003]非制冷紅外成像系統(tǒng)由于其焦平面陣列特性決定，隨著時(shí)間溫度的變化，其非均 勻性變化明顯，需要間隔性針對(duì)均勻目標(biāo)的進(jìn)行非均勻性校正?，F(xiàn)有的非勻性校正算法均 需要機(jī)械擋片遮檔焦平面進(jìn)行校正，因此校正時(shí)會(huì)影響觀測(cè)跟蹤效果，機(jī)械擋片的使用同 時(shí)增加了系統(tǒng)功耗和體積重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，以解決現(xiàn)有的非勻性校正算 法均需要機(jī)械擋片遮檔焦平面進(jìn)行校正，因此校正時(shí)會(huì)影響觀測(cè)跟蹤效果，且增加了系統(tǒng) 功耗和體積重量的缺陷。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法包括如下步驟：
[0006] 1)設(shè)置紅外非均勻校正的標(biāo)準(zhǔn)輻射源，并將標(biāo)準(zhǔn)輻射源充滿整個(gè)視場(chǎng)；
[0007] 2)將紅外非制冷成像組件通電，每當(dāng)紅外非制冷成像組件中的紅外焦平面溫度變 化ΔΤ，記錄當(dāng)前溫度T對(duì)應(yīng)的原始圖像數(shù)據(jù)D(T)，直至紅外焦平面溫度達(dá)到穩(wěn)定；
[0008] 3)將原始圖像數(shù)據(jù)D(T)中的每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)灰度值D^(T)對(duì)T進(jìn)行非線性擬合， 即0^(Τ)= &1,/Γ2+Ι^Τ+(^，求得每個(gè)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)a^、b^、c^j 中，i，j為分別表示像素點(diǎn)在圖像中的行列坐標(biāo)；
[0009] 4)對(duì)于某一時(shí)刻輸入的紅外圖像數(shù)據(jù)XU')，根據(jù)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合 系數(shù)3^」、匕,」、(^」，計(jì)算像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度1^的非均勻性參數(shù)1)\」（1^)= &^」*1^+1^」*1^ + ci; j ( i = 0 , 1 ,……,M-l ； j = 0 , 1 ,……，N- 1 )，并計(jì)算非均勻性參數(shù)均值
紅外焦平面的大小為MXN; '，
[0010] 5)計(jì)算紅外圖像非均勻校正后的輸出yi.jW PDWf HOijW )，其 中，XlW)為焦平面溫度為f時(shí)像素點(diǎn)（i，j)非均勻校正前的輸入，為焦平面溫度 為f時(shí)像素點(diǎn)（i，j)非均勻校正后的輸出。
[0011] 原始圖像數(shù)據(jù)D(T)是采集到的L幀紅外圖像數(shù)據(jù)求平均得到的，其中，L2 2。
[0012] 所述標(biāo)準(zhǔn)輻射源為均勻黑體源。
[0013] 所述紅外非制冷成像組件包括紅外焦平面陣列、圖像處理電路及光學(xué)系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)效果:本發(fā)明針對(duì)非制冷紅外成像系統(tǒng)非均勻性隨時(shí)間漂移嚴(yán)重的 現(xiàn)象，提出了一種基于焦平面溫度標(biāo)定的非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，通過焦平面溫度標(biāo) 定的方式，將探測(cè)器非均勻性隨時(shí)間變化(實(shí)際上是焦平面溫度的變化)進(jìn)行曲線擬合，根 據(jù)輸入圖像對(duì)應(yīng)的焦平面溫度信息，自動(dòng)更新非均勻性校正系數(shù)，對(duì)紅外圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)校 正，在不需要機(jī)械擋片校正的前提下，保證良好的非均勻校正效果。同時(shí)，本發(fā)明的算法簡(jiǎn) 單，計(jì)算量較小，實(shí)時(shí)性好，有利于工程的實(shí)時(shí)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0017] 由紅外非制冷成像組件、均勻黑體源、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)紅外非制冷成 像標(biāo)定系統(tǒng)。紅外非制冷成像組件包含MXN像元焦平面陣列、圖像處理電路、光學(xué)系統(tǒng)，能 夠?qū)崟r(shí)上報(bào)焦平面溫度信息以及上傳探測(cè)器原始數(shù)字視頻。
[0018] 將均勻黑體源設(shè)置為室溫，紅外非制冷成像組件以均勻黑體源為探測(cè)目標(biāo)，使得 均勻黑體輻射充滿整個(gè)視場(chǎng)范圍，數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集保存焦平面溫度信息和 探測(cè)器原始數(shù)字圖像數(shù)據(jù)信息；
[0019] 將紅外非制冷成像組件通電，直至上報(bào)的紅外焦平面溫度信息達(dá)到穩(wěn)定。在通電 過程中，每當(dāng)紅外焦平面溫度變化A T，數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)采集當(dāng)前溫度T的原始圖像數(shù)據(jù)， 并多幀圖像取平均作為當(dāng)前溫度的原始圖像數(shù)據(jù)D(T)。
[0020] 采集的原始圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)灰度值為Du(T)，其中T為原始圖像數(shù) 據(jù)對(duì)應(yīng)的焦平面溫度。將Du(T)對(duì)T進(jìn)行非線性擬合，得到原始紅外圖像灰度值與紅外焦平 面溫度的關(guān)系 Di,j(T) =ai, j*T2+bi, j*T+ci, j (i=0，l，......，M_1; j = 0，1，......，N_1)，求得每 個(gè)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)&1 + 13^、(3^，完成非制冷紅外組件的非均勻性標(biāo)定， 其中i，j分別表示像素點(diǎn)在圖像中的行列坐標(biāo)。
[0021] 實(shí)時(shí)紅外校正處理中，對(duì)于某一時(shí)刻η的紅外輸入XU')，對(duì)應(yīng)焦平面溫度為f。根 據(jù)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)ai + bi + d+即該像素點(diǎn)灰度值與紅外焦平面溫度 的關(guān)系，計(jì)算該像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度f的灰度理論值，可稱之為非均勻性參數(shù) (T7 ) =Βυ*Τ7 2+bi,j*T/+ci,j(i = 0,1,......，M-1; j = 0,1,......，N_1)，并計(jì)算非均勻性參數(shù) 均值
[0022] 非均勻校正后的輸出ydT')可以通過公式)-D' "（Τ' )+〇υ (f hxiW )為像素（i，j)非均勻校正前的輸入，yiW )為非均勻校正后的輸出。
[0023] 以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基 本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變 形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì) 實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 設(shè)置紅外非均勻校正的標(biāo)準(zhǔn)輻射源，并將標(biāo)準(zhǔn)輻射源充滿整個(gè)視場(chǎng)； 2) 將紅外非制冷成像組件通電，每當(dāng)紅外非制冷成像組件中的紅外焦平面溫度變化Δ T，記錄當(dāng)前溫度T對(duì)應(yīng)的原始圖像數(shù)據(jù)D(T)，直至紅外焦平面溫度達(dá)到穩(wěn)定； 3) 將原始圖像數(shù)據(jù)D(T)中的每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)灰度值Du(T)對(duì)T進(jìn)行非線性擬合，即D1;J .._，求得每個(gè)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)&1,4^、(：^，其中，1 j為分別表示像素點(diǎn)在圖像中的行列坐標(biāo)； 4) 對(duì)于某一時(shí)刻輸入的紅外圖像數(shù)據(jù)X(f )，根據(jù)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù) 3^、13^、(31 +計(jì)算像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度1'/的非均勻性參數(shù):，并計(jì)算非均勻性參數(shù)均值紅 外焦平面的大小為MXN; 5) 計(jì)算紅外圖像非均勻校正后的輸出，其中，XlJ (f)為焦平面溫度為f時(shí)像素點(diǎn)（i，j)非均勻校正前的輸入，為焦平面溫度為f時(shí) 像素點(diǎn)（i，j)非均勻校正后的輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，原始圖像數(shù)據(jù)D (T)是采集到的L幀紅外圖像數(shù)據(jù)求平均得到的，其中，。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)輻射源 為均勻黑體源。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述紅外非制冷 成像組件包括紅外焦平面陣列、圖像處理電路及光學(xué)系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紅外非均勻性校正實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，該方法包括：1)設(shè)置紅外非均勻校正的標(biāo)準(zhǔn)輻射源；2)將紅外非制冷成像組件通電，每當(dāng)紅外焦平面溫度變化ΔT，記錄當(dāng)前溫度T對(duì)應(yīng)的原始圖像數(shù)據(jù)D(T)；3)將每個(gè)像素點(diǎn)響應(yīng)灰度值Di,j(T)對(duì)T進(jìn)行非線性擬合，求得每個(gè)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)；4)對(duì)于某一時(shí)刻輸入的紅外圖像數(shù)據(jù)X(T′)，根據(jù)像素點(diǎn)的非均勻性非線性擬合系數(shù)，計(jì)算非均勻性參數(shù)及非均勻性參數(shù)均值，最終計(jì)算非均勻校正后的輸出。本發(fā)明的方法在不需要機(jī)械擋片校正的前提下，保證良好的非均勻校正效果，同時(shí)，本發(fā)明的算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量較小，實(shí)時(shí)性好，有利于工程的實(shí)時(shí)應(yīng)用。
【IPC分類】G01J5/00
【公開號(hào)】CN105466566
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510888072
【發(fā)明人】毛義偉, 孫小亮, 潘曉東, 劉瓊, 朱寅非
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月5日