CN105466566A - 一种红外非均匀性校正实时补偿方法 - Google Patents
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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Di,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
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系统具有价格低、成像性能好的优点,非制冷红外成像系统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。
非制冷红外成像系统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系统功耗和体积重量。
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,且增加了系统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Di,j(T)对T进行非线性拟合,即Di,j(T)=ai,jT2+bi,jT+ci,j,求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数ai,j、bi,j、ci,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ai,j、bi,j、ci,j,计算像素点对应温度T′的非均匀性参数D′i,j(T′)=ai,j*T′2+bi,j*T′+ci,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yi,j(T′)=xi,j(T′)-D′i,j(T′)+Oij(T′),其中,xij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正前的输入,yij(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系统。
本发明的技术效果:本发明针对非制冷红外成像系统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、数据采集分析系统构建一个红外非制冷成像标定系统。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、光学系统,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,数据采集分析系统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,数据采集分析系统采集当前温度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Di,j(T),其中T为原始图像数据对应的焦平面温度。将Di,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Di,j(T)=ai,j*T2+bi,j*T+ci,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ai,j、bi,j、ci,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ai,j、bi,j、ci,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′)=ai,j*T′2+bi,j*T′+ci,j(i=0,1,……,M-1;j=0,1,……,N-1),并计算非均匀性参数均值
非均匀校正后的输出yij(T′)可以通过公式yi,j(T′)=xi,j(T′)-D′i,j(T′)+Oij(T′),xij(T′)为像素(i,j)非均匀校正前的输入,yij(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Di,j(T)对T进行非线性拟合,即Di,j(T)=ai,jT2+bi,jT+ci,j,求得每个像素点的非均匀性非线性拟合系数ai,j、bi,j、ci,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ai,j、bi,j、ci,j,计算像素点对应温度T′的非均匀性参数D′i,j(T′)=ai,j*T′2+bi,j*T′+ci,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yi,j(T′)=xi,j(T′)-D′i,j(T′)+Oij(T′),其中,xij(T′)为焦平面温度为T′时像素点(i,j)非均匀校正前的输入,yij(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系统。
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