CN103033270B - 一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法，包括1、采集红外焦平面分别在“高温”和“低温”下的响应数据。2、通过上位机计算得到两点校正法的增益系数G，并将其下载到并行flash中。3、开机启动从flash中载入增益系数G到sram中。4、进行一次一点校正系数生成动作得到偏移系数O’。5、通过对探测器工作温度的分析来控制补偿校正偏移系数的生成。6、进行两点加一点法非均匀校正，并输出校正结果等步骤。本发明去除了两点法偏置系数O的计算和存储过程，降低了一半的flash存储容量并且将非均匀系数的下载和载入过程缩短一半，同时采用并行flash的设计加速flash的读写速度，极大地提高了电路运行效率。

Description

一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法

技术领域

本发明属于红外热像技术领域，特别是涉及一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法。

背景技术

红外焦平面阵列探测器及其红外图像后处理技术的发展，使得红外热像仪在军事、工业和民用方面都越来越多地被应用。然而由于红外热像探测器至今仍然存在探测单元对热反应存在非均匀，在红外热像仪中还不能脱离对探测元的非均匀校正技术。

由于在红外热像装置中安装两个不同温度的冷、热黑体增加了系统设计的复杂性，且大大提高了装置的能耗，因而当前常用的非均匀校正方法为两点加一点的非均匀校正方法，硬件架构上常使用flash加sram的方案来缓存非均匀校正系数（参照专利CN201010514957.X）。

该方案下的两点法的系数数据流程为：

1、出厂前采集探测器在冷、热黑体环境下的响应数据并进行分析。

2、上位机计算两点法增益系数G、偏移系数O，将系数下载到装置的flash中。

3、开机将flash中的G、O载入到sram中进行，被非均匀校正模块读取进行两点法校正。

一点法系数由FPGA产生，利用补偿黑片作为“环境温度黑体”对偏移系数O系数进行微调，得到O’，以此来削弱因探测器温漂引起的“非均匀性对红外画面的影响”，但同时也带来了画面停顿对视觉的影响。

由于探测器分辨率的提高，两点法生成的非均匀校正系数数量也随之提高，以384x288的探测器为例，G、O系数皆以16位来表示，则需要3.538944Mbit的flash空间。同时，由于flash读写速度慢，系数的载入和下载过程也非常缓慢。

因此，有必要对此过程进行改进设计。

发明内容

本发明目的利用红外热像仪开机阶段进行一点校正的方法降低flash的存储空间并加速系数下载过程，同时提供了一种一点校正电路的控制方法，对一点校正时机作控制避免开机后频繁补偿造成的画面停顿。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法，包括下述步骤：

（1）采集红外焦平面分别在“高温”和“低温”下的响应数据；

（2）通过上位机计算得到两点校正法的增益系数G，并将其下载到并行flash中；

（3）红外热像仪开机启动从flash中载入增益系数G到sram中；

（4）进行一次一点校正系数生成动作得到偏移系数O’；

（5）通过对探测器工作温度的分析来判断是否需要进行补偿，如果是进入步骤（6），如果否则转入步骤（7）；

（6）进行一次补偿操作，更新一点校正系数生成动作得到偏移系数O’；

（7）进行两点加一点法非均匀校正，并输出校正结果。

其进一步特征在于：所述步骤（5）中探测器工作温度的分析为防止过于频繁的校正，其操作方法为：

（a）探测器实现一次开机补偿动作，并记录探测器工作温度T1；

（b）结合开机阶段工作温度变化快的特性，对开机阶段作校正时间约束，设定一点补偿校正阈值D为一个较大的温度变化阈值Dmax；

（c）实时检测探测器工作温度T2，得到探测器温度变化ΔT=|T2-T1|；

（d）如果ΔT>D，则转入步骤（e），否则转回步骤（c）；同时本步骤亦步骤（5）的判断依据，如果ΔT<D，则转到步骤（7），否则转到步骤（6）；

（e）实现一次补偿动作，并记录两次校正时间间隔t，更新工作温度T1；

（f）判断两次校正时间间隔是否满足要求；

（g）如果校正间隔时间满足要求，则对温度变化阈值D做一次减运算，最后趋于某一较小的固定阈值Dmin，转入步骤（c）；

（h）如果校正间隔时间过小，则对温度变化阈值D做一次加运算，最后趋于固定阈值Dmax，转入步骤（c）。

本发明去除了两点法偏置系数O的计算和存储过程，降低了一半的flash存储容量并且将非均匀系数的下载和载入过程缩短一半，同时采用并行flash的设计加速flash的读写速度，极大地提高了电路运行效率。通过对探测器工作温度的分析控制，避免了因探测器因工作温度不温度造成的画面频繁停顿的现象。

附图说明

图 1 为本发明方法流程图。

图 2 为本发明探测器工作温度的分析和防止过于频繁校正的流程图。

具体实施方式

下面根据附图1说明本发明的实现流程：

1、步骤100是开始准备阶段。

2、步骤101是数据采集阶段，由黑体分别提供高、低温场景，探测器各像元响应通过ADC转换为数字信号，采集至上位机。

3、步骤102通过计算获得两点法增益系数G，G为15位无符号数，所得增益系数一般不会超过20%的范围。同时步骤102将增益系数G通过串口下载到并行flash中，波特率选择为115200，所选并行flash写入速度快于串口速度，因此增益可以直接写入flash，中间不需要缓冲。

4、步骤200为热像仪开机阶段。

5、步骤201通过FPGA将flash中的增益系数载入到sram中，目的是为了实时运算。

6、步骤202进行开机后的一次补偿校正，由补偿黑片提供“环境黑体”，计算输入数据通过增益处理后的各像元响应率p(x,y)以及平均响应率，，计算各像元响应率与平均响应率之差，获得各像元的一点法偏移系数O’(x,y)。

$p(x,y)=G(x,y)*u(x,y)$

$\stackrel{\&OverBar;}{P}=\frac{\underset{x=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{y=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}p(x,y)}{M*N}$

$O^{,}(x,y)=\stackrel{\&OverBar;}{P}-p(x,y)$

7、步骤203采集到经ADC转换后的实时红外数据，其中包括图像信息和探测器工作温度信息。

8、步骤204对红外数据中探测器工作温度信息作分析，防止过于频繁的校正，其操作方法如图2。

单元2041，实现一次开机补偿动作，并记录探测器工作温度T1；

单元2042，结合开机阶段工作温度变化快的特性，对开机阶段作校正时间约束，设定一点补偿校正阈值D为一个较大的温度变化阈值Dmax；

单元2043，实时检测探测器工作温度T2，得到探测器温度变化ΔT=|T2-T1|；

单元2044，如果ΔT>D,则转入单元2045，否则转回单元2043；同时单元2044亦步骤204的判断依据，如果ΔT<D，则转到步骤206，否则转到步骤205；

单元2045，实现一次补偿动作，并记录两次校正时间间隔t，更新工作温度T1；

单元2046，判断两次校正时间间隔是否满足要求；

单元2047，如果校正间隔时间满足要求，则对温度变化阈值D做一次减运算，最后趋于某一较小的固定阈值Dmin，转入单元2043；

单元2048，如果校正间隔时间过小，则对温度变化阈值D做一次加运算，最后趋于固定阈值Dmax，转入单元2043。

9、步骤205，进行一次补偿操作，其操作方法等同于步骤202，更新一点法偏移系数。

10、步骤206，进行两点加一点的非均匀校正运算，得到校正处理后的热像图案用于显示。

$u^{,}(x,y)=G*u(x,y)+O^{,}(x,y)$

11、步骤207，输出图像，实时显示。

Claims (1)

1.一种红外热像仪非均匀校正系数生成及控制方法，包括下述步骤：

(1)采集红外焦平面分别在“高温”和“低温”下的响应数据；

(2)通过上位机计算得到两点校正法的增益系数G，并将其下载到并行flash中；

(3)红外热像仪开机启动从flash中载入增益系数G到sram中；

(4)进行一次一点校正系数生成动作得到偏移系数O’；

(5)通过对探测器工作温度的分析来判断是否需要进行补偿，如果是进入步骤(6)，如果否则转入步骤(7)；

(6)进行一次补偿操作，更新一点校正系数生成动作得到偏移系数O’；

(7)进行两点加一点法非均匀校正，并输出校正结果；

所述步骤(5)中探测器工作温度的分析为防止过于频繁的校正，其操作方法为：

(a)探测器实现一次开机补偿动作，并记录探测器工作温度T1；

(b)结合开机阶段工作温度变化快的特性，对开机阶段作校正时间约束，设定一点补偿校正阈值D为一个较大的温度变化阈值Dmax；

(c)实时检测探测器工作温度T2，得到探测器温度变化ΔT＝|T2-T1|；

(d)如果ΔT>D，则转入步骤(e)，否则转回步骤(c)；同时本步骤亦步骤(5)的判断依据，如果ΔT<D，则转到步骤(7)，否则转到步骤(6)；

(e)实现一次补偿动作，并记录两次校正时间间隔t，更新工作温度T1；

(f)判断两次校正时间间隔是否满足要求；

(g)如果校正间隔时间满足要求，则对温度变化阈值D做一次减运算，最后趋于某一较小的固定阈值Dmin，转入步骤(c)；

(h)如果校正间隔时间过小，则对温度变化阈值D做一次加运算，最后趋于固定阈值Dmax，转入步骤(c)。