CN105509879A - 一种紫外探测器的非均匀校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫外探测器的非均匀校正方法，属于图像处理技术领域。本发明通过调整紫外探测器的积分时间来得到均匀紫外光源的高、低响应，然后根据得到的均匀紫外光源的高、低响应计算紫外图像的非均匀校正参数，最后根据得到非均匀校正参数计算各个紫外探测元件的输出响应值，该响应值即为校正后的紫外图像。本发明采用电子学的方法，不需要额外的光强控制或衰减片，只需通过调整紫外探测器的积分时间来得到均匀紫外光源的高、低响应来计算非均匀校正参数，本发明保证了非均匀校正性能的情况下降低了非均匀校正的成本，同时简化了校正过程，该校正方法能灵活应用在各种场所。

Description

一种紫外探测器的非均匀校正方法

技术领域

本发明涉及一种紫外探测器的非均匀校正方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

由于紫外探测器在均匀紫外光源辐射下各阵元的响应率不一致，导致紫外探测器在成像时存在严重的非均匀性，使输出紫外图像质量降低，因此需要对紫外图像进行非均匀校正。目前通常采用两点非均匀校正方法，该方法需保证紫外探测器在紫外高低辐射照度两点之间的响应近似为线性关系。为保证紫外探测器在其线性响应范围内获得高低两点均匀紫外辐射照度，目前通常采用两种方法，一是使用紫外辐射强度可调的积分球，该方法的缺点是积分球的成本高，体积大，不利于校正地点的改变；二是通过光学方法，对固定辐射强度的紫外均匀光源前增加衰减片的方法来获得高低两点均匀紫外辐射照度，该方法的缺点是需要增加衰减片成本，且随着衰减精度的提高，衰减片的成本和数量也增加，并且该方法非均匀过程繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫外探测器的非均匀校正方法，以解决目前采用积分球或者增加衰减片方式进行非均匀校正所带来的成本高以及校正过程繁琐的问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种紫外探测器的非均匀校正方法，该校正方法包括以下步骤：

1)调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T-ΔT，并采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为低响应下的紫外图像y_ij(φ_L)，其中M和N分别表示M×N元紫外探测器的行与列大小，φ_L代表紫外成像组件对均匀紫外光源辐射的低响应，T为紫外成像组件工作的积分时间；

2)计算低响应条件下各个紫外探测元件多帧响应的平均值以及各个紫外探测元的响应平均值Y_L；

3)调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T+ΔT，采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为高响应下的紫外图像y_ij(φ_H)，并计算各个紫外探测元多帧响应的平均值和各个紫外探测元的相应平均值Y_H；

4)根据步骤2)和和步骤3)得到的结果计算紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij，并根据得到增益量G_ij和偏置量O_ij计算各个紫外探测元校正后的输出响应值，该响应值即为非均匀校正后的紫外图像。

所述步骤4)中紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij为：

$G_{ij}=\frac{Y_H-Y_L}{{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)-{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}$

$O_{ij}=\frac{Y_H{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)-Y_L{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)}{{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)-{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}$

其中(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)。

所述步骤2)中低响应条件下各个紫外探测元件多帧响应的平均值以及各个紫外探测元的响应平均值Y_L分别为：

${\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)=\frac{\underset{P}{\Σ}{y}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}{P}$

$Y_L=\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}{M\×N}$

其中P为紫外图像采集的帧数。

所述步骤4)中各个紫外探测元校正后的输出响应值为：

x_ij(n)＝G_ijy_ij(n)+O_ij

其中x_ij(n)为n时刻像素(i,j)非均匀校正后的输出响应值；y_ij(n)为n时刻像素(i,j)非均匀校正前的输出。

所述非均匀校正过程采用光源为均匀紫外光源，紫外成像组件包含紫外探测器。

本发明的有益效果是:本发明通过调整紫外探测器的积分时间来得到均匀紫外光源的高、低响应，然后根据得到的均匀紫外光源的高、低响应计算紫外图像的非均匀校正参数，最后根据得到非均匀校正参数计算各个紫外探测元件的输出响应值，该响应值即为校正后的紫外图像。本发明采用电子学的方法，不需要额外的光强控制或衰减片，只需通过调整紫外探测器的积分时间来得到均匀紫外光源的高、低响应来计算非均匀校正参数，本发明保证了非均匀校正性能的情况下降低了非均匀校正的成本，同时简化了校正过程，该校正方法能灵活应用在各种场所。

附图说明

图1-a是本发明实施例中非均匀校正前的紫外图像；

图1-b是本发明实施例中非均匀校正后的紫外图像；

图2-a是本发明实施例中非均匀校正前的紫外图像；

图2-b是本发明实施例中非均匀校正后的紫外图像；

图3是本发明紫外探测器的非均匀校正方法的具体实施流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明的紫外探测器的非均匀校正方法采用电子学方法，该方法的流程如图3所示，首先调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T-ΔT，并采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为低响应下的紫外图像y_ij(φ_L)，其中M和N分别表示M×N元紫外探测器的行与列大小，φ_L代表紫外成像组件对均匀紫外光源辐射的低响应，T为紫外成像组件工作的积分时间；计算低响应条件下各个紫外探测元件多帧响应的平均值以及各个紫外探测元的响应平均值Y_L；然后调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T+ΔT，采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为高响应下的紫外图像y_ij(φ_H)，并计算各个紫外探测元多帧响应的平均值和各个紫外探测元的相应平均值Y_H；最后计算紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij，并根据得到增益量G_ij和偏置量O_ij计算各个紫外探测元校正后的输出响应值，该响应值即为非均匀校正后的紫外图像。

下面以一个256×320行列大小的紫外探测器构成的成像组件的非均匀校正的具体过程进行说明，具体实施步骤如下：

1.首先和一固定辐射强度的均匀紫外光源一起构成紫外图像非均匀校正系统，并使该紫外成像组件正常工作在积分时间T，本实施例中的积分时间T为300μs，设定该成像组件线性响应范围内的积分时间调整量ΔT＝50μs。

2.调整其积分时间，使其工作在积分时间250μs，采集积分时间250μs下，紫外成像组件对均匀紫外光源的低响应图像y_ij(φ_L)(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)，连续采集P帧图像，本实施例中以8帧图像为例进行说明。

3.计算低响应条件下，均匀紫外图像各个紫外探测元8帧响应的平均值以及均匀紫外图像所有紫外探测元的响应平均值Y_L，

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)；

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)。

4.调整紫外成像组件的积分时间，使其工作在积分时间350μs，采集积分时间250μs下，紫外成像组件对均匀紫外光源的高响应图像y_ij(φ_H)(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)，连续采集P帧图像，本实施例中以8帧图像为例进行说明。

5.计算高响应条件下，均匀紫外图像各个紫外探测元多帧响应的平均值和均匀紫外图像所有紫外探测元的响应平均值Y_H，

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)；

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)。

6.根据低响应条件下的均匀紫外图像各个紫外探测元多帧响应的平均值和均匀紫外图像所有紫外探测元的响应平均值Y_L，以及高响应条件下均匀紫外图像各个紫外探测元多帧响应的平均值和均匀紫外图像所有紫外探测元的响应平均值Y_H，计算紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)

(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)。

7.根据得到的紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij计算紫外图像各个紫外探测元经非均匀校正后的输出响应值x_ij(n)

x_ij(n)＝G_ijy_ij(n)+O_ij(i＝0,1,……,255；j＝0,1,……,319)

x_ij(n)即为非均匀校正后的紫外图像，本实施例中采用本发明非均匀校正方法校正后的后的紫外图像如图1-b和图2-b所示，与校正前的紫外图像(如图1-a和图2-a所示)相比，校正后的图像能够很好的消除紫外图像的非均匀性。

综上，本发明采用非均匀校正方法能够很好的消除紫外图像的非均匀性，且无需额外增加衰减片或光强控制，简化了校正过程，缩小了校正装置的体积。

Claims (5)

1.一种紫外探测器的非均匀校正方法，其特征在于，该校正方法包括以下步骤：

1)调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T-ΔT，并采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为低响应下的紫外图像y_ij(φ_L)，其中M和N分别表示M×N元紫外探测器的行与列大小，φ_L代表紫外成像组件对均匀紫外光源辐射的低响应，T为紫外成像组件工作的积分时间；

2)计算低响应条件下各个紫外探测元件多帧响应的平均值以及各个紫外探测元的响应平均值Y_L；

3)调整紫外成像组件的积分时间，使其工作的积分时间为T+ΔT，采集该积分时间下P帧紫外成像组件的紫外图像作为高响应下的紫外图像y_ij(φ_H)，并计算各个紫外探测元多帧响应的平均值和各个紫外探测元的相应平均值Y_H；

4)根据步骤2)和和步骤3)得到的结果计算紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij，并根据得到增益量G_ij和偏置量O_ij计算各个紫外探测元校正后的输出响应值，该响应值即为非均匀校正后的紫外图像。

2.根据权利要求1所述的紫外探测器的非均匀校正方法，其特征在于，所述步骤4)中紫外图像非均匀校正的增益量G_ij和偏置量O_ij为：

$G_{ij}=\frac{Y_H-Y_L}{{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)-{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}$

$O_{ij}=\frac{Y_H{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)-Y_L{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)}{{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_H\right)-{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}$

其中(i＝0,1,……,M-1；j＝0,1,……,N-1)。

3.根据权利要求2所述的紫外探测器的非均匀校正方法，其特征在于，所述步骤2)中低响应条件下各个紫外探测元件多帧响应的平均值以及各个紫外探测元的响应平均值Y_L分别为：

${\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)=\frac{\underset{P}{\Σ}{y}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}{P}$

$Y_L=\frac{\underset{i=0}{\overset{M-1}{\Σ}}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{\stackrel{\‾}{y}}_{ij}\left({\mathrm{\φ}}_L\right)}{M\×N}$

其中P为紫外图像采集的帧数。

4.根据权利要求2所述的紫外探测器的非均匀校正方法，其特征在于，所述步骤4)中各个紫外探测元校正后的输出响应值为：

x_ij(n)＝G_ijy_ij(n)+O_ij

其中x_ij(n)为n时刻像素(i,j)非均匀校正后的输出响应值；y_ij(n)为n时刻像素(i,j)非均匀校正前的输出。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的紫外探测器的非均匀校正方法，其特征在于，所述非均匀校正过程采用光源为均匀紫外光源，紫外成像组件包含紫外探测器。