CN107631807A - 一种tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法 - Google Patents
一种tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其包括以下过程：S1：低温黑体下TDI模式图像采集；S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；S3：高温黑体下TDI模式图像采集；S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；S5：盲元检测；S6：盲元替换。本发明已在***的中波到甚长波六个谱段的成像中应用，证明方法可以有效提高成像图像质量；该方法适用范围广，可以普遍应用于采用中长波TDI红外探测器组件的成像***中。
Description
技术领域
本发明属于多光谱红外成像技术领域，涉及一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法。
背景技术
某型多光谱红外成像***采用国产多谱段TDI红外焦平面阵列，***涵盖中波、长波探测器。红外探测器受材料和工艺等因素的限制，会存在不同程度的盲元，同时在使用过程中，盲元的数量也会因为外部因素或器件本身问题而逐渐增多，尤其长波器件更为突出。盲元的数量和分布对器件的性能影响很大，面阵红外探测器所成图像中出现盲元，在图像中呈现为亮暗麻点，而TDI红外探测器成像中出现过多盲元，会形成大量的亮暗条纹，对图像的影响更为严重。因此盲元的检测尤为重要。红外探测器盲元判定的标准目前有响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等，种类较多，不同的***判定的标准也有所不同，该***探测器采用传统的标准方法检测盲元，替换后图像仍然存在很多不能替换的像元，图像质量不能达到***要求。由于国产TDI探测器盲元数量较多，采用传统的盲元替代方法，将会损失大量的像元信息。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，满足TDI红外探测器组件的***成像质量要求，有效提高***图像质量，改善人眼视觉效果。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其包括以下过程：
S1：低温黑体下TDI模式图像采集；
S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；
S3：高温黑体下TDI模式图像采集；
S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；
S5：盲元检测；
S6：盲元替换。
其中，所述S5中，盲元检测包括死像元检测、噪声像元检测和闪变像元检测。
其中，所述死像元检测采用双参考源响应率检测法。
其中，所述死像元检测的过程为：
采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集；先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数；
像元响应灰度按式(1)计算：
ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i) (1)
平均响应灰度按式(2)计算：
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。
其中，所述噪声像元检测采用噪声电压检测法。
其中，所述噪声像元检测的过程为：
选择T1温度点，建立时间-空间数据集；对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测；
单像元噪声按式(4)计算：
F表示采集的帧数；DN(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度；
平均噪声按式(5)计算：
n为像元总数；
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元；
其中，所述闪变像元检测采用噪声及噪声等效温差检测法。
其中，所述闪变像元检测的过程为：
按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差NETD(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差
像元噪声等效温差按式(7)计算：
T1和T2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点；
平均噪声等效温差按式(8)计算：
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元；
其中，所述S6中，死像元在TDI模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用TDI探测器盲元替换模式进行像元级替换。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，已在***的中波到甚长波六个谱段的成像中应用，证明方法可以有效提高成像图像质量；该方法适用范围广，可以普遍应用于采用中长波TDI红外探测器组件的成像***中。
附图说明
图1-TDI红外探测器组件盲元检测及替换总流程。
图2-TDI模元式下盲元检测流程。
图3-BYPASS模式下盲元检测流程。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
红外探测器按照盲元的表现形式一般分为死像元、噪声像元和闪变像元。盲元判定的标准：响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等。盲元检测方案如下：
1)死像元检测
采用双参考源响应率检测法。
采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集。先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数。
像元响应灰度按式(1)计算：
ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i) (1)
平均响应灰度按式(2)计算：
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。
2)噪声像元检测
采用噪声电压检测法。
选择T1温度点，建立时间-空间数据集。对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测。
单像元噪声按式(4)计算：
F表示采集的帧数；DN(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度。
平均噪声按式(5)计算：
n为像元总数。
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元。
3)闪变像元检测
采用噪声及噪声等效温差检测法。
按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差NETD(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差(同样计算F帧的数据。)
像元噪声等效温差按式(7)计算：
T1和T2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点。
平均噪声等效温差按式(8)计算：
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元。
注：以上阈值的选取根据***试验验证进行界定。
4)盲元替换方案：死像元按照传统的方法在TDI模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用TDI探测器盲元替换模式进行像元级替换。
上述所述TDI红外探测器组件盲元检测及替换方案，其具体实现过程为：
1、盲元检测及替换总流程
1)***上电；
2)低温黑体下TDI模式图像采集；
3)低温黑体下BYPASS模式下图像采集；
4)高温黑体下TDI模式图像采集；
5)高温黑体下BYPASS模式图像采集；
6)盲元检测；
7)重复2)～6)步骤，整理盲元检测合集表；
8)***断电；
9)重复1)～7)步骤，整理多次盲元数据集合；
10)进行像元级盲元替换；
11)进行死像元替换；
12)进行非均匀性校正；
13)成像；
14)查看盲元替换前后图像效果。
2、TDI模式下盲元的检测及替换
1)***上电，设置探测器工作在TDI模式下；
2)将面源黑体对准***窗口，分别在高温黑体T2和低温黑体T1下，采集一帧图像；
3)单帧T时间中，截取多帧规格为512×512的图像，每帧间隔可设置为20ms(可调整)。
4)在测得并整理出上述2组高低温图像数据后，按式1～9方法检测，分别得到死像元、噪声像元和闪变像元检测表；
5)死像元直接上传固化到***电路中，采用中值滤波法进行像元的替换；噪声像元表和闪变像元表供***盲元评判使用。
3、BYPASS模式下盲元检测及替换
1)设置面源黑体为低温温度；
2)分别设置探测器工作在BYPASS模式第一级到第六级，采集F1帧图像，每帧间隔约20s(时间间隔具备调整功能)；
3)设置面源黑体为高温温度；
4)分别设置探测器工作在BYPASS模式第一级到第六级，采集F1帧图像，每帧间隔约20s(时间间隔具备调整功能)；
5)在单帧T时间内的图像中截取规格为512×512的图像，高、低温下各F2帧图像；
6)按式(7)到(9)方法检测并整理闪变像元检测表。
4、重复2步骤验证多次，确认死像元集合X1；重复3步骤，包括单次通电过程中，多次采集测试，列出数据集合X2；将***通断电，进行多次重新加电后2步骤中检测的盲元数据X3；将X3与X2的盲元合集；单次加电过程中，检测不少于3次，通断电检测不少于5次，整理盲元表X4。
5、盲元替换
1)将TDI模式下检测得到的死像元集合X1上传固化到***电路中，并采用中值滤波法进行像元的替换；
2)将BYPASS模式下多次采集得到的闪变像元表X4，对TDI红外探测器组件串行接口进行替换模式设置，进行像元级的替换。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，包括以下过程：
S1：低温黑体下TDI模式图像采集；
S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；
S3：高温黑体下TDI模式图像采集；
S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；
S5：盲元检测；
S6：盲元替换。
2.如权利要求1所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述S5中，盲元检测包括死像元检测、噪声像元检测和闪变像元检测。
3.如权利要求2所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述死像元检测采用双参考源响应率检测法。
4.如权利要求3所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述死像元检测的过程为：
采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集；先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数；
像元响应灰度按式(1)计算：
ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i) (1)
平均响应灰度按式(2)计算：
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每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。
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5.如权利要求4所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述噪声像元检测采用噪声电压检测法。
6.如权利要求5所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述噪声像元检测的过程为：
选择T1温度点，建立时间-空间数据集；对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测；
单像元噪声按式(4)计算：
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F表示采集的帧数；DN(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度；
平均噪声按式(5)计算：
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n为像元总数；
每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元；
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7.如权利要求6所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述闪变像元检测采用噪声及噪声等效温差检测法。
8.如权利要求7所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述闪变像元检测的过程为：
按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差NETD(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差
像元噪声等效温差按式(7)计算：
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T1和T2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点；
平均噪声等效温差按式(8)计算：
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9.如权利要求8所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述S6中，死像元在TDI模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用TDI探测器盲元替换模式进行像元级替换。
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