CN106500846B - 一种红外成像***的非均匀性校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种红外成像***的非均匀性校正方法，其采集内部挡板数据和外部挡板数据，通过内外挡板数据计算出校正补偿因子，然后在计算非均匀性校正参数的过程中对内挡板数据进行补偿，使其接近外部挡板数据。这样，在红外成像***的非均匀性校正过程中补偿了内挡板的温度变化，从而使得非均匀性校正过程更准确，提高了红外图像的质量，减小了蒙纱感。

Description

一种红外成像***的非均匀性校正方法
技术领域
本发明涉及红外成像技术领域，尤其是涉及一种红外成像***的非均匀性校正方法。
背景技术
随着科学技术的发展，信息的获取占据着越来越重要的地位，红外探测技术作为获取信息的一种重要手段，具有其他波段的探测技术不可替代的优势，无论是在军事还是民用领域，都有着广泛的应用，受到了国内外的高度重视。
目前，第三代红外探测器向非制冷、阵列化、小型化的方向发展。由于非制冷红外焦平面成像技术不需要外加制冷设备，减少了***的附加模块，使***更加集成，更小、更轻，极大的拓展了红外成像***的应用，成为近年来研究的重点。
受材料及工艺的限制，红外焦平面阵列在制造过程中无法做到每个探测单元完全重复，且每个探测单元对温度的响应存在差异，导致了红外成像***成像的非均匀性，非均匀性严重影响了成像的质量，限制了红外探测器的应用。目前，主要从工艺和图像处理两个方向上来减小探测单元的空间非均匀性，其中，通过改善加工工艺可以很好的改善非均匀性，但由于改善工艺成本高，不易于采用。而通过在图像处理过程中加入实时校正的方法不但成本较低，而且灵活方便，可移植性强，可以很好的改善非均匀性。
采用图像处理的方法改善非均匀性是基于算法来实现的，算法的选择原则是易于实现，速度快，效率高，节约硬件资源。目前的算法主要有基于场景和基于定标以及将两者结合三类。其中一点校正方法和两点校正方法因其便于实现和效果显著得到了广泛的应用。
在现有的采用图像处理的方法校正红外成像***的非均匀性的方法中，通常使用设置在红外成像***内的挡板，通过对该挡板进行成像而获得红外图像，并基于挡板的红外图像进行图像处理来对非均匀性进行校正。但是，由于挡板设置在红外成像***内部（下文中称之为内挡板），因此随时间推移，机芯工作时间变长，机芯内部温度高于外部环境温度，使得挡板温度与外部环境温度差距变大，响应的差别也随之增加。这样，使得基于内挡板进行的非均匀性校正的效果将受到比较大的影响，使得红外图像出现蒙纱感。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种红外成像***的非均匀性校正方法，其能够在红外成像***的非均匀性校正过程中补偿内挡板的温度变化，从而使得非均匀性校正过程更准确，提高红外图像的质量。
本发明的一些实施例中，提供了一种红外成像***的非均匀性校正方法。该方法包括：在红外成像***外部设置外挡板；用红外成像***对外挡板和红外成像***的内挡板进行成像，获得外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据；根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子；使用红外成像***对内挡板进行成像，获得第二内挡板红外图像数据；用校正补偿因子对第二内挡板红外图像数据进行补偿；用补偿后的第二内挡板红外图像数据计算红外成像***的非均匀性校正参数；用红外成像***对成像目标进行成像，获得成像目标红外图像；用非均匀性校正参数对成像目标红外图像进行非均匀性校正。
本发明的一些实施例中，用红外成像***对外挡板和红外成像***的内挡板进行成像获得外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据包括：分别在多个设定温度下用红外成像***对外挡板和红外成像***的内挡板进行成像，从而获得多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据。
本发明的一些实施例中，根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：分别根据多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子，从而获得多个设定温度下的校正补偿因子。
本发明的一些实施例中，计算获得校正补偿因子之后还包括：将校正补偿因子存储在红外成像***中。
本发明的一些实施例中，根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据，拟合外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据之间的函数关系，函数关系为校正补偿因子。
本发明的一些实施例中，根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据，计算外挡板红外图像数据与第一内挡板红外图像数据之间的差值，差值为校正补偿因子。
本发明的一些实施例中，外挡板由与内挡板相同的材质制成。
本发明实施例的方法中，通过采集内部挡板数据和外部挡板数据，通过内外挡板数据计算出校正补偿因子，然后在计算非均匀性校正参数的过程中对内挡板数据进行补偿，使其接近外部挡板数据。这样，在红外成像***的非均匀性校正过程中补偿了内挡板的温度变化，从而使得非均匀性校正过程更准确，提高了红外图像的质量，减小了蒙纱感。
附图说明
图1是本发明一个实施例的红外成像***的非均匀性校正方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的红外成像***的非均匀性校正方法的具体步骤。
图1为本发明一些实施例的红外成像***的非均匀性校正方法的流程示意图。
当需要对红外成像***进行非均匀性校正时，考虑到非均匀性校正所使用的内挡板会受到红外成像***的机芯的温度的影响而产生温度变化，使得内挡板的温度与外部温度并不一致，因此本发明的一些实施例中，可以首先检测出内挡板与外部的差异，然后在后续的非均匀性校正过程中，对该差异进行补偿。
因此，在步骤10中，可以在红外成像***外部设置一个外挡板。该外挡板位于红外成像***的外部，其温度不会受到红外成像***内部元件的影响，而是与外部温度一致。该外挡板例如可以设置在红外成像***的镜头附近，挡住红外成像***的镜头。该外挡板的材质可以与内挡板相同。
在步骤12中，可以用该红外成像***对外挡板和红外成像***内的内挡板进行成像，从而获得外挡板红外图像数据和内挡板的红外图像数据（本文中称之为第一内挡板红外图像数据）。使用红外成像***对外挡板和内挡板进行成像的具体步骤可以是本领域内常用的步骤，在此不再详述。
然后，在步骤14中，可以根据获得的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据，计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子。
例如，一些实施例中，可以根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据，拟合出该外挡板红外图像数据与该第一内挡板红外图像数据之间的函数关系，该函数关系为前述的校正补偿因子。可见，本文中虽然使用了校正补偿“因子”来描述，但是其并不局限于某个或者某些数值，而是也可以指某种函数关系。
另一些实施例中，也可以根据外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据，计算该外挡板红外图像数据和该第一内挡板红外图像数据之间的差值，以该差值作为前述的校正补偿因子。
在其他的实施例中，校正补偿因子也可以使用其他适合的方式计算，只要其能够补偿内挡板和外挡板之间的差异即可。
本发明的一些实施例中，在步骤12中，可以分别在多个设定温度下用红外成像***对外挡板和红外成像***的内挡板进行成像，从而获得多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据。相应地，在步骤14中，可以分别根据该多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子，从而分别获得该多个设定温度下的校正补偿因子。
前述计算校正补偿因子的步骤可以是预先进行的，校正补偿因子计算出之后，可以将其存储在红外成像***中。后续在红外成像***的工作过程中，当需要进行非均匀性校正时，可以从红外成像***中读取相应的校正补偿因子，并使用该校正补偿因子参与非均匀性校正过程。在其他的实施例中，前述计算校正补偿因子的步骤也可以是实时进行的。
在获得了前述的校正补偿因子之后，即可正式进入非均匀性校正过程。此时，例如，在步骤16中，可以用该红外成像***对内挡板进行红外成像，获得内挡板的红外图像数据（本文中称之为第二内挡板红外图像数据）。然后，在步骤18中，可以用前述的校正补偿因子对第二内挡板红外图像数据进行补偿。
例如，一些实施例中，当校正补偿因子为前述的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据之间的函数关系时，可以根据该函数关系计算补偿后的第二内挡板红外图像数据。例如，可以将第二内挡板红外图像数据代替该函数关系中的第一内挡板红外图像数据代入该函数关系中，计算出与该函数关系中的外挡板红外图像数据相对应的结果数据，该计算出的结果数据即为补偿后的第二内挡板红外图像数据。
另一些实施例中，当校正补偿因子为外挡板红外图像数据与第一内挡板红外图像数据之间的差值时，例如可以在第二内挡板红外图像数据中减去或者加上该差值，从而获得补偿后的第二内挡板红外图像数据。
然后，在步骤20中，可以用补偿后的第二内挡板红外图像数据计算该红外成像***的非均匀性校正参数。本发明的实施例中，根据红外图像数据计算非均匀性校正参数的具体方法和步骤可以是本领域内常用的方法和步骤，在此不再详述。
计算出了非均匀性校正参数之后，红外成像***即可进行正式的常规红外成像，并使用计算出的非均匀性校正参数对获得的红外图像进行非均匀性校正。
例如，在步骤22中，可以使用该红外成像***对成像目标进行成像，获得成像目标红外图像，然后用前述步骤中计算出的非均匀性校正参数对该成像目标红外图像进行非均匀性校正。
本发明实施例的方法中，通过采集内部挡板数据和外部挡板数据，通过内外挡板数据计算出校正补偿因子，然后在计算非均匀性校正参数的过程中对内挡板数据进行补偿，使其接近外部挡板数据。这样，在红外成像***的非均匀性校正过程中补偿了内挡板的温度变化，从而使得非均匀性校正过程更准确，提高了红外图像的质量，减小了蒙纱感。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (7)

1.一种红外成像***的非均匀性校正方法，其特征在于，包括：
在所述红外成像***外部设置外挡板；
用所述红外成像***对所述外挡板和红外成像***的内挡板进行成像，获得外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据；
根据所述外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子；
使用所述红外成像***对所述内挡板进行成像，获得第二内挡板红外图像数据；
用所述校正补偿因子对所述第二内挡板红外图像数据进行补偿；
用补偿后的第二内挡板红外图像数据计算所述红外成像***的非均匀性校正参数；
用所述红外成像***对成像目标进行成像，获得成像目标红外图像；
用所述非均匀性校正参数对所述成像目标红外图像进行非均匀性校正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用所述红外成像***对所述外挡板和红外成像***的内挡板进行成像获得外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据包括：分别在多个设定温度下用所述红外成像***对所述外挡板和红外成像***的内挡板进行成像，从而获得多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：分别根据多个设定温度下的外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子，从而获得所述多个设定温度下的校正补偿因子。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，计算获得所述校正补偿因子之后还包括：将所述校正补偿因子存储在所述红外成像***中。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：根据所述外挡板红外图像数据和所述第一内挡板红外图像数据，拟合所述外挡板红外图像数据和所述第一内挡板红外图像数据之间的函数关系，所述函数关系为所述校正补偿因子。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述外挡板红外图像数据和第一内挡板红外图像数据计算内挡板和外挡板之间的校正补偿因子包括：根据所述外挡板红外图像数据和所述第一内挡板红外图像数据，计算所述外挡板红外图像数据与所述第一内挡板红外图像数据之间的差值，所述差值为所述校正补偿因子。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述外挡板由与所述内挡板相同的材质制成。
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