RU2679547C1 - Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver - Google Patents

Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2679547C1
RU2679547C1 RU2018109050A RU2018109050A RU2679547C1 RU 2679547 C1 RU2679547 C1 RU 2679547C1 RU 2018109050 A RU2018109050 A RU 2018109050A RU 2018109050 A RU2018109050 A RU 2018109050A RU 2679547 C1 RU2679547 C1 RU 2679547C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
elements
brightness
values
max
Prior art date
Application number
RU2018109050A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Сергеевич Сенин
Константин Геннадьевич Лукин
Николай Петрович Корнышев
Юрий Владимирович Степанов
Сергей Николаевич Головкин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ"
Priority to RU2018109050A priority Critical patent/RU2679547C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2679547C1 publication Critical patent/RU2679547C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/12—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20—Image preprocessing
    • G06V10/30—Noise filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: applied television.
SUBSTANCE: method of compensation of the geometric noise of the matrix photodetector consists in its preliminary calibration by alternately uniform irradiation of the elements of the photodetector matrix from the source with low and high radiation levels, the digital brightness values of the image frame elements in the calibration process are stored with the minimum exposure time of the photodetector, the maximum exposure time is set at a low level of uniform irradiation of the photodetector and the resulting brightness values of the elements of the image frame are memorized in digital form, their average value is calculated, transformations are carried out and the obtained brightness values are memorized, the coefficient for the set time t of exposure of the photodetector is calculated, the brightness values of the elements of the reference image frame are calculated and their average brightness is determined, and for informative irradiation of a photodetector with a set exposure time t, an output image is formed.
EFFECT: improving the accuracy of compensation of the geometric noise of the matrix photodetector when changing the time of its exposure in the process of informative irradiation.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области прикладного телевидения, использующего регистрацию отраженного или излученного потока излучения в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра.The invention relates to the field of applied television, using the registration of the reflected or radiated radiation flux in the infrared (IR) range of the spectrum.

Геометрический шум (ГШ) или в английской аббревиатуре FPN-шум (fixedpatternnoise) является для конкретного фотоприемника детерминированной помехой, имеющей две составляющих: аддитивную и мультипликативную. Аддитивная составляющая обусловлена неравномерностью термогенерации носителей заряда в элементах матричного фотоприемника. Мультипликативная составляющая обусловлена неоднородностью чувствительности элементов матричного фотоприемника. Математическая модель, описывающая ГШ, имеет вид линейного уравнения с постоянными коэффициентами: y=kx+b, где y - выходные значения яркости элементов матричного фотоприемника с ГШ, b - аддитивная составляющая ГШ, характеризующая для каждого элемента неравномерность термогенерации, kx - мультипликативная составляющая ГШ. При этом x - исходные значения яркости элементов матричного фотоприемника без ГШ, а k - коэффициенты, характеризующие неравномерность чувствительности для каждого элемента.Geometric noise (GS) or in the English abbreviation FPN noise (fixedpatternnoise) is a determinate noise for a particular photodetector, which has two components: additive and multiplicative. The additive component is due to the non-uniformity of thermogeneration of charge carriers in the elements of the matrix photodetector. The multiplicative component is due to the heterogeneity of the sensitivity of the elements of the matrix photodetector. The mathematical model describing the GSh has the form of a linear equation with constant coefficients: y = kx + b, where y are the output brightness values of the elements of the matrix photodetector with GS, b is the additive component of the GS, which characterizes the unevenness of thermal generation for each element, kx is the multiplicative component of the GS . In this case, x are the initial brightness values of the elements of the matrix photodetector without GS, and k are the coefficients characterizing the non-uniformity of sensitivity for each element.

С ГШ обычно борются компенсационными методами, заключающимися в вычитании предварительно запомненных значений аддитивной составляющей b и умножением (или делением) на предварительно рассчитанные коэффициенты k компенсации мультипликативной составляющей.GS is usually fought with compensation methods, which include subtracting the previously stored values of the additive component b and multiplying (or dividing) by the previously calculated compensation coefficients k of the multiplicative component.

Указанная выше математическая модель используется в известном способе компенсации ГШ, описанном, в частности, на с. 16-23 литературы Л.И. Хромов, Н.В. Лебедев, А.К. Цыцулин, А.Н. Куликов «Твердотельное телевидение. Телевизионные системы с переменными параметрами на ПЗС и микропроцессорах». М., «Радио и связь», 1986 г. Данный способ предусматривает предварительную калибровку матричного фотоприемника, заключающуюся в поочередном равномерном его облучении от источников с низким и высоким уровнем излучения. Получаемые при этом значения яркости элементов кадров изображений y1 для низкого и y2 для высокого уровня облученности фотоприемника запоминают. Затем рассчитывают коэффициенты k, характеризующие относительную чувствительность элементов фотоприемника по формуле k=y2/m2, где m2 средняя яркость изображения y2. При информативном облучении фотоприемника производят компенсацию ГШ в получаемых при этом цифровых значениях y яркости элементов кадра, формируя выходные значения яркости x элементов кадра по обратному выражению математической модели ГШ х=(y-b)/k, причем, b=y1. Недостатком данного способа является низкая точность при работе в увеличенном динамическом диапазоне изменения сигнала.The above mathematical model is used in the well-known method of compensation for GS, described, in particular, on p. 16-23 literature L.I. Khromov, N.V. Lebedev, A.K. Tsytsulin, A.N. Kulikov “Solid State Television. Television systems with variable parameters on CCD and microprocessors. " M., "Radio and Communications", 1986. This method involves preliminary calibration of the matrix photodetector, which consists in alternating it uniformly from sources with low and high radiation levels. The resulting brightness values of the elements of the image frames y 1 for low and y 2 for a high level of irradiation of the photodetector are stored. Then calculate the coefficients k characterizing the relative sensitivity of the elements of the photodetector according to the formula k = y 2 / m 2 , where m 2 is the average image brightness y 2 . In case of informative photodetector irradiation, GS compensation is performed in the digital values of the brightness of the frame elements obtained in this case y, forming the output brightness values x of the frame elements by the inverse expression of the GS mathematical model x = (yb) / k, and b = y 1 . The disadvantage of this method is the low accuracy when working in the increased dynamic range of the signal.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения принят способ компенсации геометрического шума матричного фотоприемника, описанный на с. 3, 4 статьи авторов Д.С. Брондз, Е.Н. Харитонова, «Коррекция геометрического шума МФПУ с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов передаточных характеристик матрицы полиномом Т-порядка» // Журнал радиоэлектроники, 2008, №11. Данный способ также основан на использовании рассмотренной выше математической модели ГШ. По данному способу предусматривается нахождение коэффициентов к из системы уравнений с двумя неизвестными: y1=kx1+b и у2=kx2+b. При этом x1=m1 и x2=m2 - исходные значения яркости элементов матричного фотоприемника без ГШ при равномерном низком и высоком уровне облученности элементов фотоприемной матрицы, соответствующие средним значениям яркости m1 и m2 изображений y1 и y2. Из рассмотренной выше системы уравнений следует значение k=(y2-y1)/(m2-m1).As the closest analogue of the invention, a method for compensating geometric noise of a matrix photodetector described on p. 3, 4 articles of the authors D.S. Bronds, E.N. Kharitonova, “Correction of geometric noise of the MFP using the least-square approximation of the transfer characteristics of the matrix by a T-order polynomial” // Journal of Radio Electronics, 2008, No. 11. This method is also based on the use of the mathematical model of GS considered above. This method provides for finding the coefficients k from a system of equations with two unknowns: y 1 = kx 1 + b and y 2 = kx 2 + b. In this case, x 1 = m 1 and x 2 = m 2 are the initial brightness values of the elements of the photodetector array without GS at a uniformly low and high level of irradiation of the elements of the photodetector matrix, corresponding to the average values of the brightness m 1 and m 2 of the images y 1 and y 2 . From the above system of equations follows the value k = (y 2 -y 1 ) / (m 2 -m 1 ).

Суть компенсации ГШ по известному способу сводиться к следующему. Проводится предварительная калибровка матричного фотоприемника, выполняемая путем поочередного равномерного его облучения от источников с низким и высоким уровнем излучения. Получаемые при этом цифровые значения яркости элементов кадров изображений y1 для низкого и y2 для высокого уровня облученности фотоприемника запоминают и рассчитывают средние значения яркости m1 и m2 для изображений y1 и y2, соответственно. Далее для каждого элемента матричного фотоприемника рассчитывают значения коэффициентов k по формуле k=(y2-y1)/m2-m1). При информативном облучении фотоприемника производят компенсацию ГШ в получаемых при этом цифровых значениях y яркости элементов кадра, вычисляя выходные цифровые значения x яркости элементов кадра изображения по формуле x=(y-y1)/k+m1.The essence of compensation GS by a known method is as follows. A preliminary calibration of the matrix photodetector is carried out by alternating its uniform radiation from sources with low and high radiation levels. The resulting digital values of the brightness of the elements of the image frames y 1 for low and y 2 for a high level of irradiation of the photodetector are stored and average brightness values m 1 and m 2 for images y 1 and y 2 , respectively, are calculated. Next, for each element of the matrix photodetector, the values of the coefficients k are calculated by the formula k = (y 2 -y 1 ) / m 2 -m 1 ). In case of informative photodetector irradiation, the compensation is made for GSh in the resulting digital values y of the brightness of the frame elements, calculating the output digital values x of the brightness of the image frame elements according to the formula x = (yy 1 ) / k + m 1 .

Недостатком данного способа является низкая точность компенсации ГШ фотоприемника при времени экспозиции (накопления), отличном от времени экспозиции, использованном в процессе калибровки. Низкая точность обусловлена тем, что, например, при увеличении времени t экспозиции фотоприемника в процессе его информативного облучения в пределах рабочего диапазона экспозиций tмин≤t≤tмакс относительно минимального времени экспозиции tмин, использованного в процессе калибровки, возникает ошибка компенсации ГШ. Ошибка компенсации ГШ в свою очередь объясняется тем, что аддитивная составляющая ГШ прямо пропорциональна времени накопления. На изображении (б) ошибка компенсации проявляется в виде помехи - зернистой структуры. При этом, чем больше задаваемое время накопления t, тем больше ошибка компенсации и заметнее помеха.The disadvantage of this method is the low accuracy of compensation of the GSh photodetector at an exposure time (accumulation) other than the exposure time used in the calibration process. Low accuracy is due to the fact that, for example, with increasing exposure time t of the photodetector during its informative irradiation within the working exposure range t min ≤t≤t max relative to the minimum exposure time t min used in the calibration process, a compensation error occurs. The compensation error of the GSH, in turn, is explained by the fact that the additive component of the GSH is directly proportional to the accumulation time. In the image (b), the compensation error is manifested in the form of interference - a granular structure. In this case, the longer the set accumulation time t, the greater the compensation error and the more noticeable the interference.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности компенсации геометрического шума матричного фотоприемника.The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of the compensation of geometric noise matrix photodetector.

Технический результат заявляемого технического решения выражен в повышении точности компенсации ГШ при изменении времени экспозиции в процессе информативного облучения матричного фотоприемника.The technical result of the claimed technical solution is expressed in increasing the accuracy of compensation of the GSh when changing the exposure time in the process of informative irradiation of the matrix photodetector.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа компенсации геометрического шума матричного фотоприемника, включающего предварительную его калибровку путем поочередного равномерного облучения элементов фотоприемной матрицы от источника с низким уровнем и высоким уровнем излучения, запоминании в цифровой форме значений яркости элементов кадра изображения y1 для низкого и элементов кадра изображения y2 для высокого уровня облучения, вычислении средних значений m1 и m2 яркости элементов в кадрах изображений y1 и y2, соответственно, вычислении для каждого элемента кадра коэффициентов по формулеThe technical result is achieved in that, in contrast to the known method of compensating for geometric noise of a matrix photodetector, including preliminary calibration by alternately uniformly irradiating the elements of the photodetector matrix from a source with a low level and a high level of radiation, storing digitally the brightness values of the image frame elements y 1 for low and elements of the image frame y 2 for a high level of exposure, the calculation of the average values of m 1 and m 2 the brightness of the elements in the image frames y 1 and y 2 , respectively, calculating for each element of the frame coefficients according to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

и формировании при информативном облучении из получаемых в цифровой форме значений яркости y элементов кадра изображения цифровых значений яркости выходного изображения x в соответствии с выражениемand the formation of informative exposure from digitally obtained brightness values y of the image frame elements of the digital brightness values of the output image x in accordance with the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

согласно изобретению для повышения точности, в процессе калибровки запоминают цифровые значения яркости элементов кадра изображения y1 при минимальном времени экспозиции фотоприемника tмин. Задают максимальное время экспозиции tмакс при низком уровне равномерной облученности фотоприемника и запоминают в цифровой форме получаемые при этом значения яркости элементов кадра изображения yмакс. Вычисляют их среднее значение. Осуществляют преобразования и запоминают полученные значения яркости элементов кадров изображений x2 и x1. Вычисляют коэффициент а для устанавливаемого времени t экспозиции фотоприемника в пределах tмин≤t≤tмакс, вычисляют значения яркости элементов эталонного кадра изображения y0 и определяют их среднюю яркость m0, а при информативном облучении фотоприемника с установленным временем экспозиции t. Формируют выходное изображение X и анализируют его.according to the invention, in order to improve accuracy, during the calibration process, digital values of the brightness of image elements y 1 are stored at a minimum exposure time of the photodetector t min . The maximum exposure time t max is set at a low level of uniform irradiation of the photodetector and the values of the brightness of the image frame elements y max obtained at that are digitally stored . Their average value is calculated. Carry out transformations and store the obtained brightness values of the image frame elements x 2 and x 1 . Calculate the coefficient a photodetector mounted to the exposure time t within ≤t≤t max t min, calculated luminance values of the reference image frame elements 0 and y define the average brightness of m 0 and when the photodetector informative irradiated with the exposure time set t. Form the output image X and analyze it.

Для достижения указанного выше технического результата предложен способ компенсации геометрического шума матричного фотоприемника, включающий предварительную его калибровку путем поочередного равномерного облучения элементов фотоприемной матрицы от источника с низким и высоким уровнем излучения, запоминании в цифровой форме значений яркости элементов кадров изображений y1 и y2, для низкого и для высокого уровня облучения, соответственно, вычислении средних значений m1 и m2 яркости элементов в кадрах изображений y1 и y2, соответственно, вычислении для каждого элемента кадра коэффициентов k по формулеTo achieve the above technical result, a method for compensating geometric noise of a matrix photodetector is proposed, including its preliminary calibration by alternately uniformly irradiating the elements of the photodetector matrix from a source with a low and high radiation level, storing in digital form the brightness values of image frame elements y 1 and y 2 , for low and for a high level of exposure, respectively, the calculation of the average values of m 1 and m 2 the brightness of the elements in the image frames y 1 and y 2 , respectively but, calculating for each element of the frame the coefficients k according to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

и получении в цифровой форме значений яркости элементов кадра изображения y в процессе информативного облучения и формировании цифровых значений яркости выходного изображения x в соответствии с выражениемand obtaining in digital form the brightness values of the elements of the image frame y in the process of informative irradiation and the formation of digital brightness values of the output image x in accordance with the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

в котором с целью повышения точности цифровые значения яркости элементов кадра изображения y1 в процессе калибровки запоминают при минимальном времени экспозиции фотоприемника tмин, задают максимальное время экспозиции tмакс при низком уровне равномерной облученности фотоприемника и запоминают в цифровой форме получаемые при этом значения яркости элементов кадра изображения yмакс, вычисляют их среднее значение, осуществляют преобразования по формуламin which, in order to increase accuracy, the digital values of the brightness of the elements of the image frame y 1 are stored during the calibration process with a minimum exposure time of the photodetector t min , the maximum exposure time t max is set at a low level of uniform irradiation of the photodetector and the values of the brightness of the frame elements obtained in this way are stored images y max , calculate their average value, carry out transformations according to the formulas

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Запоминают полученные значения яркости элементов кадров изображений x2 и x1. Вычисляют коэффициентапо формуле для устанавливаемого времени t экспозиции фотоприемника в пределах tмин≤t≤tмакс The obtained brightness values of the image frame elements x 2 and x 1 are stored. Calculate the coefficient a according to the formula t for the exposure time of the photodetector mounted within ≤t≤t max t min

Figure 00000005
Figure 00000005

Вычисляют значения яркости элементов эталонного кадра изображения y0 по формулеThe brightness values of the elements of the image reference frame y 0 are calculated by the formula

Figure 00000006
Figure 00000006

и определяют их среднюю яркость m0, а при информативном облучении фотоприемника с установленным временем экспозиции t формируют выходное изображение X в соответствии с выражениями X=x-y0+m0, если t≠tмин и X=x, если t=tмин.and determine their average brightness m 0 , and when the photodetector is informatively irradiated with a set exposure time t, an output image X is formed in accordance with the expressions X = xy 0 + m 0 if t ≠ t min and X = x if t = t min .

Структурная схема системы, реализующая предлагаемый способ компенсации геометрического шума матричного фотоприемника представлена на фиг. 1.The structural diagram of the system that implements the proposed method for compensating geometric noise of the matrix photodetector is shown in FIG. one.

Позиции:Positions:

1 - объектив;1 - lens;

2 - инфракрасная камера (ИК-камера);2 - infrared camera (IR camera);

3 - устройство видеозаписи;3 - video recording device;

4 - компьютер.4 - computer.

Объектив 1, оптически связан с матричной ИК-камерой 2, последовательно подключенной к устройству видеозаписи 3 и компьютеру 4.The lens 1 is optically coupled to an IR matrix camera 2 connected in series to the video recorder 3 and computer 4.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Поток излучения проходит через объектив 1 и попадает на фотоприемник ИК-камеры 2. Время экспозиции t задается в ИК-камере 2 в пределах tмин≤t≤tмакс. Значения t, tмин,, tмакс вводятся в компьютер 4 в ручном режиме. Калибровка камеры осуществляется при t=tмин. Получаемые при калибровке изображения y1, умакс при низкой температуре абсолютно черного тела (АЧТ) и y2, при высокой температуре АЧТ последовательно преобразуются ИК-камерой 2 в электрический сигнал, который в свою очередь преобразуется в цифровую форму устройством видеозаписи 3 и последовательно передается на компьютер 4. Переданные в компьютер 4 исходные цифровые значения яркости элементов изображений y1, y2, yмакс, а также значения t, tмин и tмакс обрабатываются программным путем с целью вычислении средних значений m1, m2 и mмакс яркости элементов в кадрах изображений y1, y2 и yмакс, преобразования по формулам x1=(y2-y1)k+m1 и x2=(y2-yмакс)k+mмакс а также получения значений коэффициентов а по формуле: a=(t-tмин)/(tмакс-tмин). Затем программным путем вычисляются значения яркости элементов y0 эталонного изображения по формуле: y0=ах2+(1-а)х1 и определяется их средняя яркость m0. При информативном облучении с временем экспозиции t в компьютер 4 вводится изображение со значениями яркости элементов y, которые обрабатываются программным путем с целью формирования выходных цифровых значений яркости элементов изображения X в соответствии с выражениями X=x-y0+m0, если t≠tмин и X=x, если t=tмин.The radiation flux passes through the lens 1 and enters the photodetector of the IR camera 2. The exposure time t is set in the IR camera 2 within t min ≤t≤t max . The values of t, t min ,, t max are entered into the computer 4 in manual mode. Camera calibration is carried out at t = t min . Obtained during image calibration y 1 , at max at a low temperature of an absolutely black body (black body) and y 2 , at a high temperature, the black body is sequentially converted by an infrared camera 2 into an electrical signal, which in turn is converted to digital form by video recorder 3 and transmitted sequentially Sent to the computer 4. computer 4 in the original digital luminance image element values y 1, y 2, y max, and the values t, t min and t max are processed by software with the aim of calculating the mean values m 1, m 2 and m max yarkos and elements in the images of frames y 1, y 2 and y max, converting the formulas x 1 = (y 2 -y 1) k + m 1 and x 2 = (y 2 -y max) k + m max and obtain values coefficients a by the formula: a = (tt min ) / (t max -t min ). Then, programmatically, the brightness values of the elements y 0 of the reference image are calculated by the formula: y 0 = a x 2 + (1- a ) x 1 and their average brightness m 0 is determined. For informative irradiation with exposure time t, an image with the brightness values of the elements y, which are processed programmatically with the aim of generating output digital values of the brightness of the image elements X in accordance with the expressions X = xy 0 + m 0 , if t ≠ t min and X = x if t = t min .

Выходные цифровые значения яркости элементов изображения X отображаются на экране дисплея компьютера 4.The output digital values of the brightness of the image elements X are displayed on the display screen of the computer 4.

На фиг. 2 представлено исходное, содержащее ГШ (a), и результирующие изображения, полученные по способу-аналогу (б) и по заявляемому способу (в) при времени экспозиции tмин=3 мс в процессе калибровки фотоприемника и времени экспозиции t=6 мс в процессе информативного облучения. В изображении, полученном по способу-аналогу (б), видна помеха в виде зернистой структуры. В изображении, полученном по заявляемому способу (в), зернистость значительно уменьшена. Справа от изображений представлены соответствующие им осциллограммы строк с одинаковыми номерами, иллюстрирующие существенное снижение помехи при реализации заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом.In FIG. 2 presents the original, containing GS ( a ), and the resulting images obtained by the method similar to (b) and by the claimed method (c) with exposure time t min = 3 ms during calibration of the photodetector and exposure time t = 6 ms in the process informative exposure. In the image obtained by the method analogous to (b), interference is visible in the form of a granular structure. In the image obtained by the present method (c), the graininess is significantly reduced. To the right of the images are presented the corresponding waveforms of lines with the same numbers, illustrating a significant reduction in interference with the implementation of the proposed method compared to the prototype method.

Изображения для низкого и высокого уровня облучения фотоприемников в процессе калибровки фотоприемника могут быть получены, например, путем последовательной съемки матричной ИК-камерой изображений излучателя по модели АЧТ при его низкой и высокой температуре. Фиксация изображений в компьютере может осуществляться через стандартное устройство видеозаписи, например, типа AverEZCapture фирмы AverMedia, подключаемое к PCI- шине компьютера. Результирующее изображение может быть получено, например, путем программирования в среде стандартного пакета MATLAB или путем создания специализированной программы, например, в среде С++.Images for the low and high level of photodetector irradiation during the calibration of the photodetector can be obtained, for example, by sequentially capturing images of the emitter according to the blackbody model at a low and high temperature using a matrix IR camera. Images can be captured on a computer through a standard video recorder, such as AverEZCapture from AverMedia, which is connected to the computer’s PCI bus. The resulting image can be obtained, for example, by programming in the environment of the standard MATLAB package or by creating a specialized program, for example, in the C ++ environment.

Claims (1)

Способ компенсации геометрического шума матричного фотоприемника, заключающийся в предварительной его калибровке путем поочередного равномерного облучения элементов фотоприемной матрицы от источника с низким и высоким уровнем излучения, запоминании в цифровой форме значений яркости элементов кадров изображений y1 и у2 для низкого и для высокого уровней облучения соответственно, вычислении средних значений m1 и m2 яркости элементов в кадрах изображений y1 и у2 соответственно, вычислении для каждого элемента кадра коэффициентов k по формуле: k=(y2-y1)/(m2-m1), получении в цифровой форме значений яркости элементов кадра изображения y в процессе информативного облучения и формировании цифровых значений яркости выходного изображения х в соответствии с выражением x=(y-y1)/k+m1, отличающийся тем, что цифровые значения яркости элементов кадра изображения y1 в процессе калибровки запоминают при минимальном времени экспозиции фотоприемника tмин, задают максимальное время экспозиции tмакс при низком уровне равномерной облученности фотоприемника и запоминают в цифровой форме получаемые при этом значения яркости элементов кадра изображения yмакс, вычисляют их среднее значение, осуществляют преобразования по формулам x1=(y2-y1)k+m1 и x2=(у2-умакс)k+mмакс и запоминают полученные значения яркости элементов кадров изображений х2 и х1, вычисляют коэффициент a=(t-tмин)/(tмакс-tмин) для устанавливаемого времени t экспозиции фотоприемника в пределах tмин≤t≤tмакс, вычисляют значения яркости элементов эталонного кадра изображения у0 по формуле у0=ах2+(1-а)х1 и определяют их среднюю яркость m0, а при информативном облучении фотоприемника с установленным временем экспозиции t формируют выходное изображение X в соответствии с выражениями Х=х-у0+m0, если t≠tмин и X=x, если t=tмин.A method of compensating geometric noise of a matrix photodetector, which consists in pre-calibrating it by alternately uniformly irradiating the elements of the photodetector matrix from a source with a low and high radiation level, storing digitally the brightness values of image elements y 1 and y 2 for low and high irradiation levels, respectively calculating the average values of m 1 and m 2 the brightness of the elements in the image frames y 1 and y 2, respectively, calculating for each element of the frame the coefficients k by formula: k = (y 2 -y 1 ) / (m 2 -m 1 ), obtaining in digital form the brightness values of the image frame elements y in the process of informative irradiation and generating digital brightness values of the output image x in accordance with the expression x = (yy 1 ) / k + m 1 , characterized in that the digital values of the brightness of the elements of the image frame y 1 during the calibration process are stored at a minimum exposure time of the photodetector t min , the maximum exposure time t max is set at a low level of uniform exposure of the photodetector and stored in digital form the brightness values of the image frame elements y max obtained at that, calculate their average value, carry out transformations according to the formulas x 1 = (y 2 -y 1 ) k + m 1 and x 2 = (at 2 max ) k + m max and remember the obtained brightness values of the image elements x 2 and x 1 , calculate the coefficient a = (tt min ) / (t max -t min ) for the set exposure time t of the photodetector within t min ≤t≤t max , calculate the brightness values of the elements of the reference image frame 0 in the formula y = a 0 x 2 + (1-a) x 1 and determine their average brightness m 0, and for informative irradiation ii photodetector to set the exposure time t form the output image X in accordance with the expressions X = x y 0 + m 0 if t ≠ t m and X = x, when t = t m.
RU2018109050A 2018-03-13 2018-03-13 Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver RU2679547C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109050A RU2679547C1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018109050A RU2679547C1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679547C1 true RU2679547C1 (en) 2019-02-11

Family

ID=65442667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018109050A RU2679547C1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679547C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711723C1 (en) * 2019-10-29 2020-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometrical noise of a matrix photodetector
RU2729946C1 (en) * 2019-11-20 2020-08-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method of flight absolute radiometric calibration using probing signal
RU2744483C1 (en) * 2020-06-29 2021-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for compensating for geometric noise in a video sequence of infrared images based on an analysis of the observed scene
RU2817046C1 (en) * 2023-10-04 2024-04-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometric noise of photodetector array, which is invariant to exposure time

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423016C1 (en) * 2009-12-22 2011-06-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation
RU2449491C1 (en) * 2010-11-18 2012-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of compensating for signal irregularity of photosensitive elements of multielement photodetector
US8503821B2 (en) * 2008-04-15 2013-08-06 Flir Systems, Inc. Scene based non-uniformity correction systems and methods
RU134643U1 (en) * 2013-07-08 2013-11-20 Открытое акционерное общество "НПО "Орион" SETTING QUALITY CONTROL OF DEFECTS CORRECTION AND HETEROGENEITY OF PHOTO RECEPTION DEVICES OF IR-RANGE
US20140160298A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Fluke Corporation Camera and method for thermal image noise reduction using post processing techniques

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8503821B2 (en) * 2008-04-15 2013-08-06 Flir Systems, Inc. Scene based non-uniformity correction systems and methods
RU2423016C1 (en) * 2009-12-22 2011-06-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of electronic processing of photodetector signals in image formation and device for its realisation
RU2449491C1 (en) * 2010-11-18 2012-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of compensating for signal irregularity of photosensitive elements of multielement photodetector
US20140160298A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Fluke Corporation Camera and method for thermal image noise reduction using post processing techniques
RU134643U1 (en) * 2013-07-08 2013-11-20 Открытое акционерное общество "НПО "Орион" SETTING QUALITY CONTROL OF DEFECTS CORRECTION AND HETEROGENEITY OF PHOTO RECEPTION DEVICES OF IR-RANGE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Д.С. БРОНДЗ и др., Коррекция геометрического шума МФПУ с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов передаточных характеристик матрицы полиномом Т-го порядка, Журнал радиоэлектроники, N 11, 2008, опубл. 11.05.2017, [найдено 13.12.2018]. Найдено в сети Интернет по адресу: https://web.archive.org/web/20170511084828/http://jre.cplire.ru/iso/nov08/2/text.html. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711723C1 (en) * 2019-10-29 2020-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometrical noise of a matrix photodetector
RU2729946C1 (en) * 2019-11-20 2020-08-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method of flight absolute radiometric calibration using probing signal
RU2744483C1 (en) * 2020-06-29 2021-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for compensating for geometric noise in a video sequence of infrared images based on an analysis of the observed scene
RU2817046C1 (en) * 2023-10-04 2024-04-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of compensating for geometric noise of photodetector array, which is invariant to exposure time

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10547794B2 (en) Solid-state imaging apparatus and method of operating solid-state imaging apparatus to set a pluratlity of charge accumulation periods in accordance with a flicker period
RU2679547C1 (en) Method of compensation of geometric noise of matrix photo receiver
KR100990904B1 (en) The apparatus for enhancing image by generating and blending multiple image and method therefor
JPH06235663A (en) Method and device for compensating for nonuniformity of wide dynamic range for planar array of infrared-ray focal point
CN108063932B (en) Luminosity calibration method and device
US7733390B2 (en) Image-processing devices, methods, and programs, and electronic cameras and the like comprising same
WO2011059502A1 (en) Monitoring and camera system and method
JP2002027491A (en) Image input unit, white balance adjusting method, and computer readable recording medium storing program for executing the method
CN106197690B (en) Image calibrating method and system under the conditions of a kind of wide temperature range
JP6525543B2 (en) IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGE PROCESSING METHOD, AND PROGRAM
JP5520833B2 (en) Imaging method and imaging apparatus
KR20050031900A (en) Black level correction circuit and black level correction method for video camera using solid state image pickup device
JP2016126592A5 (en)
US8078001B2 (en) Methods, apparatuses and systems for piecewise generation of pixel correction values for image processing
KR20140045856A (en) Contrast enhancement method and device based on image noise level for thermal imaging camera
US8624178B2 (en) Method of correcting sensitivity and matrix image sensor for implementing this method
KR20190094286A (en) Non-uniformity Compensation System, Non-uniformity Compensation Device and Panel Drive Circuit
CN111624580B (en) Correction method, correction device and correction system for flight time module
JP5547548B2 (en) Measuring method of electron multiplication factor
RU2711723C1 (en) Method of compensating for geometrical noise of a matrix photodetector
RU2817046C1 (en) Method of compensating for geometric noise of photodetector array, which is invariant to exposure time
US8957990B2 (en) Apparatus and method for compensating for back light of image
US10484626B2 (en) Gain adjustment unit, recording medium holding gain adjustment program, endoscope and endoscope apparatus
KR102013206B1 (en) Method for generating correction data and method for processing infrared image using the same
JP6827838B2 (en) Imaging equipment and image processing equipment, their control methods, and programs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200314