CN105466566A - 一种红外非均匀性校正实时补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外非均匀性校正实时补偿方法，该方法包括：1)设置红外非均匀校正的标准辐射源；2)将红外非制冷成像组件通电，每当红外焦平面温度变化ΔT，记录当前温度T对应的原始图像数据D(T)；3)将每个像素点响应灰度值D_i,j(T)对T进行非线性拟合，求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数；4)对于某一时刻输入的红外图像数据X(T′)，根据像素点的非均匀性非线性拟合系数，计算非均匀性参数及非均匀性参数均值，最终计算非均匀校正后的输出。本发明的方法在不需要机械挡片校正的前提下，保证良好的非均匀校正效果，同时，本发明的算法简单，计算量较小，实时性好，有利于工程的实时应用。

Description

一种红外非均匀性校正实时补偿方法

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种红外非均匀性校正实时补偿方法。

背景技术

由于非制冷红外成像***具有价格低、成像性能好的优点，非制冷红外成像***已经广泛应用于民用市场和军事用途。在民用领域，可用于城市安防、海上油监、森林防火等。在军事上，主要用于红外侦察、红外制导、单兵手持设备等。

非制冷红外成像***由于其焦平面阵列特性决定，随着时间温度的变化，其非均匀性变化明显，需要间隔性针对均匀目标的进行非均匀性校正。现有的非匀性校正算法均需要机械挡片遮档焦平面进行校正，因此校正时会影响观测跟踪效果，机械挡片的使用同时增加了***功耗和体积重量。

发明内容

本发明提供了一种红外非均匀性校正实时补偿方法，以解决现有的非匀性校正算法均需要机械挡片遮档焦平面进行校正，因此校正时会影响观测跟踪效果，且增加了***功耗和体积重量的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的红外非均匀性校正实时补偿方法包括如下步骤：

1)设置红外非均匀校正的标准辐射源，并将标准辐射源充满整个视场；

2)将红外非制冷成像组件通电，每当红外非制冷成像组件中的红外焦平面温度变化ΔT，记录当前温度T对应的原始图像数据D(T)，直至红外焦平面温度达到稳定；

3)将原始图像数据D(T)中的每个像素点响应灰度值D_i,j(T)对T进行非线性拟合，即D_i,j(T)＝a_i,jT²+b_i,jT+c_i,j，求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，其中，i，j为分别表示像素点在图像中的行列坐标；

4)对于某一时刻输入的红外图像数据X(T′)，根据像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，计算像素点对应温度T′的非均匀性参数D′_i,j(T′)＝a_i,j*T′²+b_i,j*T′+c_i,j(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)，并计算非均匀性参数均值红外焦平面的大小为M×N；

5)计算红外图像非均匀校正后的输出y_i,j(T′)＝x_i,j(T′)-D′_i,j(T′)+O_ij(T′)，其中，x_ij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正前的输入，y_ij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正后的输出。

原始图像数据D(T)是采集到的L帧红外图像数据求平均得到的，其中，L≥2。

所述标准辐射源为均匀黑体源。

所述红外非制冷成像组件包括红外焦平面阵列、图像处理电路及光学***。

本发明的技术效果：本发明针对非制冷红外成像***非均匀性随时间漂移严重的现象,提出了一种基于焦平面温度标定的非均匀性校正实时补偿方法，通过焦平面温度标定的方式，将探测器非均匀性随时间变化(实际上是焦平面温度的变化)进行曲线拟合，根据输入图像对应的焦平面温度信息，自动更新非均匀性校正系数，对红外图像进行实时校正，在不需要机械挡片校正的前提下，保证良好的非均匀校正效果。同时，本发明的算法简单，计算量较小，实时性好，有利于工程的实时应用。

附图说明

图1为本实施例的方法实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

由红外非制冷成像组件、均匀黑体源、数据采集分析***构建一个红外非制冷成像标定***。红外非制冷成像组件包含M×N像元焦平面阵列、图像处理电路、光学***，能够实时上报焦平面温度信息以及上传探测器原始数字视频。

将均匀黑体源设置为室温，红外非制冷成像组件以均匀黑体源为探测目标，使得均匀黑体辐射充满整个视场范围，数据采集分析***能够实时采集保存焦平面温度信息和探测器原始数字图像数据信息；

将红外非制冷成像组件通电，直至上报的红外焦平面温度信息达到稳定。在通电过程中，每当红外焦平面温度变化ΔT，数据采集分析***采集当前温度T的原始图像数据，并多帧图像取平均作为当前温度的原始图像数据D(T)。

采集的原始图像数据中的每个像素点响应灰度值为D_i,j(T)，其中T为原始图像数据对应的焦平面温度。将D_i,j(T)对T进行非线性拟合，得到原始红外图像灰度值与红外焦平面温度的关系D_i,j(T)＝a_i,j*T²+b_i,j*T+c_i,j(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)，求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，完成非制冷红外组件的非均匀性标定，其中i，j分别表示像素点在图像中的行列坐标。

实时红外校正处理中，对于某一时刻n的红外输入X(T′)，对应焦平面温度为T′。根据像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，即该像素点灰度值与红外焦平面温度的关系，计算该像素点对应温度T′的灰度理论值，可称之为非均匀性参数D′_i,j(T′)，D′_i,j(T′)＝a_i,j*T′²+b_i,j*T′+c_i,j(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)，并计算非均匀性参数均值 $O_{ij}\left(T^{\′}\right)=\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{D}_{i,j}^{\′}\left(T^{\′}\right)}{M\×N}.$

非均匀校正后的输出y_ij(T′)可以通过公式y_i,j(T′)＝x_i,j(T′)-D′_i,j(T′)+O_ij(T′)，x_ij(T′)为像素(i,j)非均匀校正前的输入，y_ij(T′)为非均匀校正后的输出。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种红外非均匀性校正实时补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置红外非均匀校正的标准辐射源，并将标准辐射源充满整个视场；

2)将红外非制冷成像组件通电，每当红外非制冷成像组件中的红外焦平面温度变化ΔT，记录当前温度T对应的原始图像数据D(T)，直至红外焦平面温度达到稳定；

3)将原始图像数据D(T)中的每个像素点响应灰度值D_i,j(T)对T进行非线性拟合，即D_i,j(T)＝a_i,jT²+b_i,jT+c_i,j，求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，其中，i，j为分别表示像素点在图像中的行列坐标；

4)对于某一时刻输入的红外图像数据X(T′)，根据像素点的非均匀性非线性拟合系数a_i,j、b_i,j、c_i,j，计算像素点对应温度T′的非均匀性参数D′_i,j(T′)＝a_i,j*T′²+b_i,j*T′+c_i,j(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)，并计算非均匀性参数均值红外焦平面的大小为M×N；

5)计算红外图像非均匀校正后的输出y_i,j(T′)＝x_i,j(T′)-D′_i,j(T′)+O_ij(T′)，其中，x_ij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正前的输入，y_ij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正后的输出。

2.根据权利要求1所述红外非均匀性校正实时补偿方法，其特征在于，原始图像数据D(T)是采集到的L帧红外图像数据求平均得到的，其中，L≥2。

3.根据权利要求1所述红外非均匀性校正实时补偿方法，其特征在于，所述标准辐射源为均匀黑体源。

4.根据权利要求1所述红外非均匀性校正实时补偿方法，其特征在于，所述红外非制冷成像组件包括红外焦平面阵列、图像处理电路及光学***。