CN108375420B - 一种基于分段数据及挡片数据的校正方法 - Google Patents
一种基于分段数据及挡片数据的校正方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，在进行根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出处理时，线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据，且在进行探测器温度T的实时锅盖图像数据计算时分升温情况和降温情况采用不同的处理方式；能够拓宽机芯系统的使用温度范围，并改善图像质量，使机芯系统有更广泛的应用范围，解决更多的问题。
Description
技术领域
本发明涉及红外图像处理技术等领域，具体的说，是一种基于分段数据及挡片数据的校正方法。
背景技术
红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以看到物体表面的温度分布状况。
物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变，波长介于0.75μm到1000μm间的电磁波称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。
其中波长为0.78～2.0μm的部分称为近红外，波长为2.0～1000μm的部分称为热红外线。红外线在地表传送时，会受到大气组成物质(特别是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等)的吸收，强度明显下降，仅在短波3μm～5μm及长波8～12μm的两个波段有较好的穿透率(Transmission)，通称大气窗口(Atmospheric window)，大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。此外，由于红外线对极大部份的固体及液体物质的穿透能力极差，因此红外热成像检测是以测量物体表面的红外线辐射能量为主。
原始的红外图像普遍存在非均匀性大、对比度低、分辨率差等问题，大大降低了红外成像系统在实际应用中成像的质量。非均匀性指的是焦平面阵列在外界均匀光强照射时，各单元的输出不一致，在图像上表现为空间噪声或固定图案噪声。基于两点的红外图像非均匀性校正是一种基于定标的校正算法，两点校正法是最早开展研究、最为成熟的算法之一。应用两点法校正有两个前提条件，第一，探测器的响应在所关注的温度范围内是线性变化的，第二，探测器的响应具有时间的稳定性，并且其受随机噪声的影响较小，则非均匀性引入固定模式的乘性和加性噪声。
基于定标非均匀校正通常需要事先获得校正所需要的定标系数，然后在校正实现过程中读取这些数据作相应的处理，但不能自适应跟踪探测元响应特性的漂移。当漂移很大时，需要重新定标来更新校正系数，通常采用挡片校正来更新两点参数。但现有非均匀性校正存在问题：只用挡片数据的话会因温度变化容易引起图像质量恶化；而只用分段数据的方法的话，图像质量又不是很优秀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，能够拓宽机芯系统的使用温度范围，并改善图像质量，使机芯系统有更广泛的应用范围，解决更多的问题。
本发明通过下述技术方案实现：一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，在进行根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出处理时，线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据，计算探测器温度T的实时锅盖图像数据是通过下述公式实现：
当检测到探测器在升温时：
当检测到探测器在降温时：
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：计算探测器温度T的实时锅盖图像数据时：
当检测到探测器在升温时，则
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，则通过公式(1)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，则通过公式(2)利用VG(q+1)与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，则通过公式(3)利用VG(q+2)与Vd进行线性插值；
当检测到探测器在降温时，则
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，则通过公式(一)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，则通过公式(二)利用VGq与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，则通过公式(三)利用VG(q-1)与Vd进行线性插值。
即若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，在设置时，优选的当升温时为Td<Tbq-X、降温时为Td>Tb(q+1)+X时，判断为差距较大，则通过公式(1)或公式(一)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，在设置时，优选的当升温时为Tbq-X≤Td≤Tb(q+1)-X、降温时为Tbq+X≤Td≤Tb(q+1)+X时，判断为差距适中，则通过公式(2)或公式(二)利用VG(q+1)或VGq与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，在设置时，优选的当升温时为Tb(q+1)-X<Td、降温时为Tbq+X>Td时，判断为差距较小，则通过公式(3)或公式(三)利用VG(q+2)或VG(q-1)与Vd进行线性插值。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：其中，VGT表示探测器温度为T的实时锅盖图像数据，VG(q+2)、VG(q+1)、VGq、VG(q-1)分别表示探测器温度为Tb(q+2)、Tb(q+1)、Tbq、Tb(q-1)的锅盖图像数据，X为可自由设定的值，且X满足0＜X＜(Tb(q+1)-Tbq)。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据之前还设置有下述步骤：
(1)参数调用模块将第一存储器中存储的锅盖图像数据和非均匀性校正参数K读取并存储到第二存储器中；
(2)第二存储读取模块根据实时输入的探测器温度T，读取第二存储器中所需的两帧锅盖图像数据，并读取第二存储器中的非均匀性校正参数K；
(3)第一缓存模块缓存探测器输出的原始图像数据，第二缓存模块缓存第二存储读取模块从第二存储器中读取的锅盖图像数据，第三缓存模块缓存第二存储读取模块从第二存储器中读取的非均匀性校正参数K；
(4)读FIFO控制模块产生FIFO的读信号，分别读出第一缓存模块、第二缓存模块、第三缓存模块中的数据；
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤(2)中，所需的两帧锅盖图像数据为：探测器温度Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)所对应的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据中的任意两个图像数据。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：其中，Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)满足下式：
Tbq<T<Tb(q+1)；
0≤q-1，q，q+1，q+2≤n；
且n为正整数。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述第一缓存模块中的图像数据、线性插值模块计算得到的探测器温度T的实时锅盖图像数据以及第三缓存模块中的非均匀性校正参数K将通过读FIFO控制模块对齐。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据之后还设置有下述步骤：
(6)非均匀性校正模块利用线性插值模块计算出的探测器温度T的实时锅盖图像数据和第三缓存模块中的非均匀性校正参数K对第一缓存模块输出的图像数据进行非均匀校正后输出。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤(6)对第一缓存模块输出的图像数据进行非均匀校正的具体校正方式为：
Dout＝K×(Dl-VGT)+C；
其中，Dout表示非均匀性校正后的输出图像数据，Dl为第一缓存模块输出的图像数据，C表示常量。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：在进行根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出处理之前还设置有根据高温输出VH和低温输出VL计算出非均匀性校正参数K的步骤，且非均匀性校正参数K的计算采用下述公式实现：
一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，包括下述具体步骤：
1)获取不同温度条件下的锅盖图像信息；
2)测定高温输出VH和/或低温输出VL；且具体测定方式为：
在常温下，将探测器靶面对着均匀黑体，设置黑体的温度分别为高温TH和低温TL，待机芯系统工作稳定后，黑体标定模块分别存储下两个温度的探测器输出，且分别为高温输出VH和低温输出VL。
3)非均匀性参数K计算模块根据高温输出VH和低温输出VL计算出非均匀性校正参数K，非均匀性校正参数K的计算采用下述公式实现：
4)根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出，包括以下具体步骤：
4.1)参数调用模块将第一存储器(FLASH)中存储的锅盖图像数据和非均匀性校正参数K读取并存储到第二存储器(SDRAM)中；
4.2)第二存储(SDRAM)读取模块根据实时输入的探测器温度T，读取第二存储器(SDRAM)中所需的两帧锅盖图像数据，并读取第二存储器(SDRAM)中的非均匀性校正参数K；
其中，所需的两帧锅盖图像数据为：探测器温度Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)所对应的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据中的任意两个图像数据，在具体实现时，按实际需求读取其中两个图像数据。
并且，Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)满足下式：
Tbq<T<Tb(q+1)；
0≤q-1，q，q+1，q+2≤n；
且n为正整数。
4.3)第一缓存模块(FIFO缓存模块1)缓存探测器输出的原始图像数据，第二缓存模块(FIFO缓存模块2)缓存第二存储(SDRAM)读取模块从第二存储器(SDRAM)中读取的锅盖图像数据，第三缓存模块(FIFO缓存模块3)缓存第二存储(SDRAM)读取模块从第二存储器(SDRAM)中读取的非均匀性校正参数K；
4.4)读FIFO控制模块产生FIFO的读信号，分别读出第一缓存模块、第二缓存模块、第三缓存模块(FIFO缓存模块1，FIFO缓存模块2，FIFO缓存模块3)中的数据；
读FIFO控制模块还将第一缓存模块(FIFO缓存模块1)中的图像数据、线性插值模块计算得到的探测器温度T的实时锅盖图像数据以及第三缓存模块(FIFO缓存模块3)中的非均匀性校正参数K进行对齐。
4.5)线性插值模块根据第二缓存模块(FIFO缓存模块2)中读出的锅盖图像数据、根据上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T所在区间分情况讨论，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据；
所述步骤4.5)中，通过下述公式计算得到探测器温度T的实时锅盖图像数据：
当检测到探测器在升温时：
当检测到探测器在降温时：
其中，VGT表示探测器温度为T的实时锅盖图像数据，VG(q+2)、VG(q+1)、VGq、VG(q-1)分别表示探测器温度为Tb(q+2)、Tb(q+1)、Tbq、Tb(q-1)的锅盖图像数据，X为可自由设定的值，且X满足0＜X＜(Tb(q+1)-Tbq)。
在进行计算探测器温度T的实时锅盖图像数据时：
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，在设置时，优选的当升温时为Td<Tbq-X、降温时为Td>Tb(q+1)+X时，判断为差距较大，则通过公式(1)或公式(一)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，在设置时，优选的当升温时为Tbq-X≤Td≤Tb(q+1)-X、降温时为Tbq+X≤Td≤Tb(q+1)+X时，判断为差距适中，则通过公式(2)或公式(二)利用VG(q+1)或VGq与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，在设置时，优选的当升温时为Tb(q+1)-X<Td、降温时为Tbq+X>Td时，判断为差距较小，则通过公式(3)或公式(三)利用VG(q+2)或VG(q-1)与Vd进行线性插值。
4.6)非均匀性校正模块利用线性插值模块计算出的探测器温度T的实时锅盖图像数据和第三缓存模块(FIFO缓存模块3)中的非均匀性校正参数K对第一缓存模块(FIFO缓存模块1)输出的图像数据进行非均匀校正后输出。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤4.6)对图像数据进行非均匀校正的具体校正方式为：
Dout＝K×(Dl-VGT)+C；
其中，Dout表示非均匀性校正后的输出图像数据，Dl为第一缓存模块(FIFO缓存模块1)输出的图像数据，C表示常量。
进一步的为更好地实现本发明，特别采用下述设置方式：所述步骤1)具体为：将探测器靶面对着均匀的背景，待机芯系统在温度为T0～Tn的环境中工作稳定后，锅盖图像获取与存储模块分别存储各温度下的探测器输出VG0～VGn，即锅盖图像数据存入到FLASH中，同时记录探测器壳体的温度Tb0～Tbn。
用于实现一种基于分段数据及挡片数据的校正方法的机芯系统，包括：
锅盖图像获取与存储模块，根据设置的高低温箱温度，分别获取不同温度的锅盖图像数据，并存储到第一存储器中，优选的第一存储器采用FLASH；其中，锅盖图像表示由于探测器靶面接收到探测器外壳的辐射，且距离外壳近的靶面四周接收的辐射多，距离外壳远的靶面中心接收的辐射少，继而四周响应值大，中心响应值小，产生的中间黑、四周白的图像；
挡片锅盖图像获取模块，每当打挡片时，机芯系统都会自动获取打挡片时的锅盖图像数据Vd，取代上一次的图像数据，并存储到第一存储器中，同时机芯系统会自动记录下此时的探测器温度Td；
黑体标定模块，分别设置黑体的温度值为高温TH和低温TL，获取高温和低温两帧图像数据；
非均匀性参数K计算模块，根据黑体标定时的探测器响应计算出非均匀性校正参数K，写入第一存储器中；
第一存储器，优选采用FLASH，存储探测器壳体不同温度的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据以及非均匀性校正参数K；
第二存储器，优选采用SDRAM，机芯系统工作过程中，存储探测器壳体不同温度的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据以及非均匀性校正参数K；
参数调用模块，在机芯系统上电时，把第一存储器中的数据调到第二存储器中；
第二存储读取模块，读取第二存储器中的非均匀性校正参数K，同时根据外界输入的实时的探测器温度T读取所需的锅盖图像数据；
第一缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存探测器输出的原始图像数据D；
第二缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存从第二存储器读出的锅盖图像数据；
第三缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存从第二存储器读出的非均匀性校正参数K；
读FIFO控制模块，根据探测器输出的原始图像数据和帧信号，产生FIFO的读信号，读出经过FIFO缓存后的图像数据Dl、锅盖图像数据和非均匀性校正参数K；
线性插值模块，根据实时输入的探测器温度T，采用读出的锅盖图像数据线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据；
非均匀性校正模块，对图像数据Dl进行非均匀性校正并输出；
所述第一存储器(FLASH)分别和锅盖图像获取与存储模块、挡片锅盖图像获取模块、非均匀性参数K计算模块、黑体标定模块、第二存储器(SDRAM)、参数调用模块连接，所述第二存储读取模块与第二存储器(SDRAM)连接，第二存储器(SDRAM)分别与第一存储器(FLASH)、第二存储读取模块、第二缓存模块(FIFO缓存模块2)和第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接，读FIFO控制模块与第一缓存模块(FIFO缓存模块1)、第二缓存模块(FIFO缓存模块2)、第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接，线性插值模块与第二缓存模块(FIFO缓存模块2)连接，非均匀性校正模块与第一缓存模块(FIFO缓存模块1)、线性插值模块、第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明能够拓宽机芯系统的使用温度范围，并改善图像质量，使机芯系统有更广泛的应用范围，解决更多的问题。
(2)本发明在应用时考虑了各个温度范围内的锅盖图像数据，拓宽了使用的温度范围；
(3)本发明在应用时，包含无挡片技术，实时减去锅盖图像数据，解决了因温度变化引起的图像质量恶化问题；
(4)本发明在应用时包含挡片校正，避免了只使用无挡片数据时图像质量略差的问题。
(5)本发明有效的降低了两次挡片的间隔时间，并提高了图像质量；黑体标定模块存储不同探测器温度的锅盖图像到第一存储器(FLASH)中，机芯系统工作时，参数调用模块将第一存储器(FLASH)中的锅盖图像和非均匀性校正参数K调入第二存储器(SDRAM)中，第二存储读取模块(SDRAM读取模块)读出非均匀性校正参数K，同时根据实时输入的探测器温度T读取第二存储器(SDRAM)中所需的锅盖图像；线性插值模块根据当前所在的状态，根据探测器温度T，分情况选择锅盖图像线性插值出温度T对应的实时锅盖图像，并输入到非均匀性校正模块，非均匀性校正模块对缓存后的图像数据进行非均匀性校正后输出。
附图说明
图1为用于实现本发明的机芯系统图。
图2为为探测器只使用挡片数据对着弱目标输出的含有较多竖条纹的非均匀图。
图3为探测器只使用分段数据对着弱目标输出的有较少竖条纹但相对质量略差的图。
图4为对着弱目标经过本发明处理后的图。
图5为对着室内场景经过本发明处理后的图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
非均匀性校正是焦平面阵列在外界均匀光强照射时，将不一致的各单元输出校正到同一个值，使得输出图像均匀低噪声。基于两点的红外图像非均匀性校正是一种基于定标的校正算法，通常需要事先获得校正所需要的定标系数，然后在校正实现过程中读取这些数据作相应的处理。
传统的挡片校正方法在某些环境温度变化较快的场合图像裂化较快，需要不断的使用挡片校正，保证图像质量，使用无档片算法去除挡片后，图像质量会有所下降，图像质量无法与挡片校正方法相比拟。
实施例1：
本发明提出了一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，能够拓宽机芯系统的使用温度范围，并改善图像质量，使机芯系统有更广泛的应用范围，解决更多的问题，如图1所示，特别采用下述设置结构：包括下述具体步骤：
1)获取不同温度条件下的锅盖图像信息；其具体方法为：
将探测器靶面对着均匀的背景，待机芯系统在温度为T0～Tn的环境中工作稳定后，锅盖图像获取与存储模块分别存储各温度下的探测器输出VG0～VGn，即锅盖图像存入到FLASH中，同时记录探测器壳体的温度Tb0～Tbn。
2)测定高温输出VH和/或低温输出VL；且具体测定方式为：
在常温下，将探测器靶面对着均匀黑体，设置黑体的温度分别为高温TH和低温TL，待机芯系统工作稳定后，黑体标定模块分别存储下两个温度的探测器输出，且分别为高温输出VH和低温输出VL，并记录此时的探测器温度Tblack_H和Tblack_L。
3)非均匀性参数K计算模块根据高温输出VH和低温输出VL计算出非均匀性校正参数K；
4)根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤3)中，非均匀性校正参数K的计算采用下述公式实现：
实施例3：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4)包括以下具体步骤：
4.1)参数调用模块将第一存储器(FLASH)中存储的锅盖图像数据和非均匀性校正参数K读取并存储到第二存储器(SDRAM)中；
4.2)第二存储(SDRAM)读取模块根据实时输入的探测器温度T，读取第二存储器(SDRAM)中所需的两帧锅盖图像数据，并读取第二存储器(SDRAM)中的非均匀性校正参数K；
4.3)第一缓存模块(FIFO缓存模块1)缓存探测器输出的原始图像数据，第二缓存模块(FIFO缓存模块2)缓存第二存储(SDRAM)读取模块从第二存储器(SDRAM)中读取的锅盖图像数据，第三缓存模块(FIFO缓存模块3)缓存第二存储(SDRAM)读取模块从第二存储器(SDRAM)中读取的非均匀性校正参数K；
4.4)读FIFO控制模块产生FIFO的读信号，分别读出第一缓存模块(FIFO缓存模块1)、第二缓存模块(FIFO缓存模块2)、第三缓存模块(FIFO缓存模块3)中的数据；
4.5)线性插值模块根据第二缓存模块(FIFO缓存模块2)中读出的锅盖图像数据、根据上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T所在区间分情况讨论，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据；
4.6)非均匀性校正模块利用线性插值模块计算出的探测器温度T的实时锅盖图像数据和第三缓存模块(FIFO缓存模块3)中的非均匀性校正参数K对第一缓存模块(FIFO缓存模块1)输出的图像数据进行非均匀校正后输出。
实施例4：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4.2)中，所需的两帧锅盖图像数据为：探测器温度Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)所对应的锅盖图像数据、挡片锅盖图像中的任意两个图像数据，在具体实现时，按实际需求读取其中两个图像。
实施例5：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：其中，Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)满足下式：
Tbq<T<Tb(q+1)；
0≤q-1，q，q+1，q+2≤n；
且n为正整数。
实施例6：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：第一缓存模块(FIFO缓存模块1)中的图像数据、线性插值模块计算得到的探测器温度T的实时锅盖图像数据以及第三缓存模块(FIFO缓存模块3)中的非均匀性校正参数K将通过读FIFO控制模块对齐。
实施例7：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4.5)中，通过下述公式计算得到探测器温度T的实时锅盖图像数据：
当检测到探测器在升温时：
当检测到探测器在降温时：
其中，VGT表示探测器温度为T的实时锅盖图像数据，VG(q+2)、VG(q+1)、VGq、VG(q-1)分别表示探测器温度为Tb(q+2)、Tb(q+1)、Tbq、Tb(q-1)的锅盖图像数据，X为可自由设定的值，且X满足0＜X＜(Tb(q+1)-Tbq)。
实施例8：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：在进行计算探测器温度T的实时锅盖图像数据时：
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，在设置时，优选的当升温时为Td<Tbq-X、降温时为Td>Tb(q+1)+X时，判断为差距较大，则通过公式(1)或公式(一)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，在设置时，优选的当升温时为Tbq-X≤Td≤Tb(q+1)-X、降温时为Tbq+X≤Td≤Tb(q+1)+X时，判断为差距适中，则通过公式(2)或公式(二)利用VG(q+1)或VGq与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，在设置时，优选的当升温时为Tb(q+1)-X<Td、降温时为Tbq+X>Td时，判断为差距较小，则通过公式(3)或公式(三)利用VG(q+2)或VG(q-1)与Vd进行线性插值。
实施例9：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4.6)对图像数据进行非均匀校正的具体校正方式为：
Dout＝K×(Dl-VGT)+C；
其中，Dout表示非均匀性校正后的输出图像数据，Dl为第一缓存模块(FIFO缓存模块1)输出的图像数据；C表示常量，用于调整输出为正数，通常取图像灰度数据的中间值，例如，如果输出位数为14bits，则C就等于8192。
实施例10：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，如图1所示，特别采用下述设置方式：用于实现一种基于分段数据及挡片数据的校正方法的机芯系统，包括：
锅盖图像获取与存储模块，根据设置的高低温箱温度，分别获取不同温度(温度T0～Tn)的锅盖图像数据，并存储到第一存储器中，优选的第一存储器采用FLASH；其中，锅盖图像表示由于探测器靶面接收到探测器外壳的辐射，且距离外壳近的靶面四周接收的辐射多，距离外壳远的靶面中心接收的辐射少，继而四周响应值大，中心响应值小，产生的中间黑、四周白的图像；
挡片锅盖图像获取模块，每当打挡片时，机芯系统都会自动获取打挡片时的锅盖图像数据Vd，取代上一次的图像数据，并存储到第一存储器中，同时机芯系统会自动记录下此时的探测器温度Td；
黑体标定模块，分别设置黑体的温度值为高温TH和低温TL，获取高温和低温两帧图像数据；
非均匀性参数K计算模块，根据黑体标定时的探测器响应计算出非均匀性校正参数K，写入第一存储器中；
第一存储器，优选采用FLASH，存储探测器壳体不同温度的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据以及非均匀性校正参数K；
第二存储器，优选采用SDRAM，机芯系统工作过程中，存储探测器壳体不同温度的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据以及非均匀性校正参数K；
参数调用模块，在机芯系统上电时，把第一存储器中的数据调到第二存储器中；
第二存储读取模块，读取第二存储器中的非均匀性校正参数K，同时根据外界输入的实时的探测器温度T读取所需的锅盖图像数据；
第一缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存探测器输出的原始图像数据D；
第二缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存从第二存储器读出的锅盖图像数据；
第三缓存模块，优选采用FIFO缓存模块，缓存从第二存储器读出的非均匀性校正参数K；
读FIFO控制模块，根据探测器输出的原始图像数据D和帧信号，产生FIFO的读信号，读出经过FIFO缓存后的图像数据Dl、锅盖图像数据和非均匀性校正参数K；
线性插值模块，根据实时输入的探测器温度T，采用读出的锅盖图像数据线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据；
非均匀性校正模块，对图像数据Dl进行非均匀性校正并输出；
所述第一存储器(FLASH)分别和锅盖图像获取与存储模块、挡片锅盖图像获取模块、非均匀性参数K计算模块、黑体标定模块、第二存储器(SDRAM)、参数调用模块连接，所述第二存储读取模块与第二存储器(SDRAM)连接，第二存储器(SDRAM)分别与第一存储器(FLASH)、第二存储读取模块、第二缓存模块(FIFO缓存模块2)和第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接，读FIFO控制模块与第一缓存模块(FIFO缓存模块1)、第二缓存模块(FIFO缓存模块2)、第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接，线性插值模块与第二缓存模块(FIFO缓存模块2)连接，非均匀性校正模块与第一缓存模块(FIFO缓存模块1)、线性插值模块、第三缓存模块(FIFO缓存模块3)连接。
标定时，锅盖图像获取与存储模块首先获取机芯系统在不同环境温度T0～Tn下工作稳定后的锅盖图像数据并存入第一存储器(FLASH)中，挡片锅盖图像获取模块获取打挡片时的锅盖图像数据，并存入第一存储器(FLASH)中，黑体标定模块存储黑体温度为TH和TL的探测器响应，然后非均匀性参数K计算模块根据黑体标定模块得到的图像数据计算出非均匀性校正参数K，并存入第一存储器(FLASH)中。机芯系统工作时，参数调用模块将第一存储器(FLASH)中的锅盖图像数据和非均匀性校正参数K调入第二存储器(SDRAM)中，原始图像数据经过第一缓存模块(FIFO缓存模块1)进行缓存；第二存储读取模块根据实时输入的探测器温度T读取第二存储器(SDRAM)中所需的锅盖图像数据，送入第二缓存模块(FIFO缓存模块2)进行缓存，同时读出非均匀性校正参数K，送入第三缓存模块(FIFO缓存模块3)进行缓存；读FIFO控制模块产生FIFO读信号，读出在FIFO(第一缓存模块、第二缓存模块、第三缓存模块)中缓存的图像数据、锅盖图像数据、非均匀性校正参数K；线性插值模块根据探测器温度T和第二缓存模块(FIFO缓存模块2)中的锅盖图像数据线性插值出探测器温度T的实时锅盖图像数据，并输入到非均匀性校正模块；非均匀性校正模块对缓存后的图像数据用非均匀性校正参数K、探测器温度T的实时锅盖图像数据进行非均匀性校正后输出。
实施例11：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1～图5所示，采用一种基于分段数据及挡片数据的校正方法进行原始图像的校正，在该实施例中，采用探测器型号为pico384，分辨率为384X288，AD位宽为14的输入图像(原始图像)，锅盖图像标定的环境温度为(T0)-20℃～(Tn)50℃，每5℃标1帧，黑体温度为(TL)-20℃和(TH)50℃，将探测器的原始输出图像输入本机芯系统的非均匀性校正模块利用本发明对图像进行处理。通过图2分析：其中，图2表示探测器只使用挡片数据时对着弱目标，输出的含有较多竖条纹的非均匀图像，图中存在大量竖条纹；图3表示探测器只使用分段数据时对着弱目标，输出的图像，图像中竖条纹很不明显，但成像效果相对较差；图4表示经过本发明处理后，探测器对着弱目标，图像较为均匀，蒙纱感较弱，明显改善了蒙纱感，成像效果较好，且不会随着温度变化出现较为明显的竖条纹；图5表示经过本发明处理后看室内场景的图像，细节清晰可辨，质量较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，在进行根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出处理时，线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据，其特征在于：计算探测器温度T的实时锅盖图像数据是通过下述公式实现：
当检测到探测器在升温时：
当检测到探测器在降温时：
其中，VGT表示探测器温度为T的实时锅盖图像数据，VG(q+2)、VG(q+1)、VGq、VG(q-1)分别表示探测器温度为Tb(q+2)、Tb(q+1)、Tbq、Tb(q-1)的锅盖图像数据，X为可自由设定的值，且X满足0＜X＜(Tb(q+1)-Tbq)。
2.根据权利要求1所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：计算探测器温度T的实时锅盖图像数据时：
当检测到探测器在升温时，则
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，则通过公式(1)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，则通过公式(2)利用VG(q+1)与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，则通过公式(3)利用VG(q+2)与Vd进行线性插值；
当检测到探测器在降温时，则
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较大，则通过公式(一)直接用T所在的区间两端的图像VG(q+1)与VGq进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的两个边界与打挡片时的探测器温度Td差距适中，则通过公式(二)利用与Vd进行线性插值；
若现在的探测器温度T所在区间的一个边界与打挡片时的探测器温度Td差距较小，则通过公式(三)利用VG(q-1)与Vd进行线性插值。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：所述线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据之前还设置有下述步骤：
(1)参数调用模块将第一存储器中存储的锅盖图像数据和非均匀性校正参数K读取并存储到第二存储器中；
(2)第二存储读取模块根据实时输入的探测器温度T，读取第二存储器中所需的两帧锅盖图像数据，并读取第二存储器中的非均匀性校正参数K；
(3)第一缓存模块缓存探测器输出的原始图像数据，第二缓存模块缓存第二存储读取模块从第二存储器中读取的锅盖图像数据，第三缓存模块缓存第二存储读取模块从第二存储器中读取的非均匀性校正参数K；
(4)读FIFO控制模块产生FIFO的读信号，分别读出第一缓存模块、第二缓存模块、第三缓存模块中的数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所需的两帧锅盖图像数据为：探测器温度Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)所对应的锅盖图像数据、挡片锅盖图像数据中的任意两个图像数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：其中，Tb(q-1)、Tbq、Tb(q+1)、Tb(q+2)满足下式：
Tbq<T<Tb(q+1)；
0≤q-1，q，q+1，q+2≤n；
且n为正整数。
6.根据权利要求3所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：所述第一缓存模块中的图像数据、线性插值模块计算得到的探测器温度T的实时锅盖图像数据以及第三缓存模块中的非均匀性校正参数K将通过读FIFO控制模块对齐。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：所述线性插值模块根据第二缓存模块中读出的锅盖图像数据、上一次打挡片时探测器温度Td和探测器实时温度T，利用线性插值计算出探测器温度T的实时锅盖图像数据之后还设置有下述步骤：
(6)非均匀性校正模块利用线性插值模块计算出的探测器温度T的实时锅盖图像数据和第三缓存模块中的非均匀性校正参数K对第一缓存模块输出的图像数据进行非均匀校正后输出。
8.根据权利要求7所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：所述步骤(6)对第一缓存模块输出的图像数据进行非均匀校正的具体校正方式为：
Dout＝K×(Dl-VGT)+C；
其中，Dout表示非均匀性校正后的输出图像数据，Dl为第一缓存模块输出的图像数据，C表示常量。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于分段数据及挡片数据的校正方法，其特征在于：在进行根据非均匀性校正参数K对图像数据进行非均匀校正并输出处理之前还设置有根据高温输出VH和低温输出VL计算出非均匀性校正参数K的步骤，且非均匀性校正参数K的计算采用下述公式实现：
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