CN108426640B - 一种针对红外探测器缺损像元的校正方法 - Google Patents
一种针对红外探测器缺损像元的校正方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，包括步骤：向FPGA红外系统输入红外图像并读取灰度值数据，进行基于标定的两点校正；对红外探测器进行探测器盲元检测，确定盲元的位置并存储于存储器中；确定要进行盲元补偿的位置和区域，在盲元附近确定区域A进行遍历；选取当前红外图像上的一个盲元，选择该盲元周围一定区域B的灰度值，与上一幅红外图像选取的区域A进行遍历比较，计算出每次遍历对应的方差，计算出最小的方差，将该最小对方差与设定的阈值T进行比较；对红外图像的全部盲元一一进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像。本发明的校正方法提高了图像对比度，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响。
Description
技术领域
本发明涉及红外成像技术领域，更具体地，涉及一种针对红外探测器缺损像元的校正方法。
背景技术
红外技术是伴随着军用需要而迅速发展起来的一种新兴技术。近年来，红外成像技术有了迅速的发展，在国防和国民经济中，显示出独有的特色，具有广阔的发展前景。红外成像已经被广泛地应用于军事、医学、商业以及日常生活中。但是，红外探测器在制造时，由于生产工艺存在误差，不同探测元的响应值存在着较大差异，会不可避免地产生非均匀性，当非均匀性非常极端时，部分探测元将会完全丧失探测能力。这些盲元影响了输出图像的分辨率和信噪比。因此在应用中必须对红外探测器进行两点校正和盲元补偿，来校正红外图像热背景噪声。
相邻像元之间有着很强的响应相关性，传统的盲元补偿的处理就是利用这种响应相关性对盲元的缺陷响应值进行替代的过程。对于单幅的红外图像，将图像的灰度值看作连续变化的函数，利用一点周围的多点对该点的灰度进行插值预测，从而实现盲元的补偿校正。
传统的盲元补偿图像质量得到了改善，实时性很强，适合用在实时非均匀红外图像校正系统。然而，由于传统的盲元补偿方法在处理时不加选择，该算法可能致使变换后的图像在盲元位置处细节不清楚。
因此，提供一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，增强红外图像目标，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响，进而突出红外图像中的目标信息，对红外图像处理算法的研究很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，提高图像对比度，增强红外图像目标，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，包括步骤：
通过A/D采样芯片向FPGA红外系统输入红外图像，并读取红外图像的灰度值数据，进行基于标定的两点校正；
对红外探测器进行探测器盲元检测，确定盲元的位置：使用红外焦平面阵列对辐射均匀的黑体进行拍摄，得到一组响应数据，从而确定盲元的位置，并将所述位置存储于存储器中；
确定要进行盲元补偿的位置和区域，在盲元附近确定区域A进行遍历；
选取当前红外图像上的一个盲元，选择该盲元周围的一定区域B的灰度值，与上一幅红外图像选取的区域A进行遍历比较：在当前红外图像上选择盲元周围的区域B，区域B小于区域A，区域B在区域A上进行遍历，计算出每次遍历对应的方差，计算出最小的方差，将该最小对方差与设定的阈值T进行比较，若该最小方差小于阈值T，则表示区域A上存在与区域B较为相似的图像，若该最小方差大于阈值T，则表示区域A上不存在与区域B上相似的图像；
若区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到当前图像对应的盲元位置处；
若在区域A上没有找到与区域B相似的图像，则使用盲元补偿方法，取当前图像盲元位置周围的均值填补于该盲元位置处；
对红外图像的全部盲元一一进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像。
优选地，所述若区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到当前图像对应的盲元位置处，进一步为：
若区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像中区域A上对应最小方差处的图像信息填补到当前图像的盲元位置处。
优选地，还包括：通过FPGA控制VGA显示屏，将校正的图像在显示屏上实时显示，观察处理的结果。
与现有技术相比，本发明所述的针对红外探测器缺损像元的校正方法，达到了如下效果：
(1)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，使用上一幅图像的信息填补于这幅图像盲元对应的位置处，相当于使用良好的探测元拍摄信息填补于盲元位置处，提高了图像对比度，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响。
(2)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，与传统的盲元补偿方法相结合，当上一幅图像中一定时间内找不到合适的图像信息保存于这一幅图像中，则使用传统的盲元补偿算法，提高了系统的实时性。
(3)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，在上一幅图像中盲元位置需要遍历的区域是可以设定的，阈值T也是可以设定的，这样，便于该算法向其他红外成像系统移植。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1所示针对红外探测器缺损像元的校正方法的流程示意图。
图2为本发明实施例2所示针对红外探测器缺损像元的校正方法的流程示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
结合图1，本实施例提供了一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，包括以下步骤：
步骤101：通过A/D采样芯片向FPGA红外系统输入红外图像，并读取红外图像的灰度值数据，进行基于标定的两点校正；
对于给定的红外图像，进行基于标定的两点校正，以减小因不同探测元响应值的差异对红外图像产生的影响。
对于给定的红外图像，使用传统的方法进行两点校正，以减小因不同探测元响应值的差异对红外图像产生的影响，达到非均匀性校正的目的。
步骤102：对红外探测器进行探测器盲元检测，确定盲元的位置：使用红外焦平面阵列对辐射均匀的黑体进行拍摄，得到一组响应数据，把各个像元的响应值与总的响应平均值与进行比较，确定盲元的位置，并将所述位置存储于存储器中；
通常情况下盲元所占的比例不大，对统计平均响应值的影响很小，可以认为包含盲元的响应平均值与剔除盲元后的响应平均值基本相同。因此把各个像元的响应值与总的响应平均值与进行比较，当某一位置处的像元的响应值与平均值存在很大差距时，可以确定该位置处为盲元，
步骤103：确定要进行盲元补偿的位置和区域，在盲元附近确定区域A进行遍历；
确定要进行盲元补偿的位置和区域，根据实际情况，决定要进行遍历区域A的大小。
根据盲元检测的结果，在盲元附近选择一个区域A，区域A范围越大，盲元补偿的结果会越好，同时也会越费时间，根据实际需求选择A的大小。
根据系统的需求，选择区域A的大小，这样，可以权衡系统需求得到最佳的结果。
步骤104：选取当前红外图像上的一个盲元，选择该盲元周围的一定区域B的灰度值，与上一幅红外图像选取的区域A进行遍历比较：
在当前红外图像上选择盲元周围的区域B，区域B小于区域A，区域B在区域A上进行遍历，计算出每次遍历对应的方差，计算出最小的方差，将该最小对方差与设定的阈值T进行比较，若该最小方差小于阈值T，则表示区域A上存在与区域B较为相似的图像，若该最小方差大于阈值T，则表示区域A上不存在与区域B上相似的图像；
步骤105：若区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到当前图像对应的盲元位置处；
若存在较为相似的图像，则将上一幅图像中区域A上对应最小方差处的图像信息填补到这一幅图像的盲元位置处，相当于使用良好的探测器像元拍摄的图像信息填补于盲元处。
步骤106：若在区域A上没有找到与区域B相似的图像，则使用盲元补偿方法，取当前图像盲元位置周围的均值填补于该盲元位置处；
如果在区域A上没找到与区域B相似的图像，则使用传统的盲元补偿方法，即将这一幅图像盲元位置周围的图像均值填补于该盲元位置处。
步骤107：对红外图像的全部盲元一一进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像。
使用上一幅图像的信息填补于这幅图像盲元对应的位置处，相当于使用良好的探测元拍摄信息填补于盲元位置处，提高了图像对比度，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响。
实施例2：
图2为本发明实施例提供的针对红外探测器缺损像元的校正方法的流程示意图，包括如下步骤：
步骤201：对于给定的红外图像，进行基于标定的两点校正，以减小因不同探测元响应值的差异对红外图像产生的影响。
通过A/D采样芯片向FPGA(Field－Programmable Gate Array，Field－Programmable Gate Array)红外系统输入红外图像，并读取红外图像的灰度值数据，进行基于标定的两点校正。
步骤202：对于某一红外探测器，进行探测器盲元检测，确定盲元的位置。
使用红外焦平面阵列对辐射均匀的黑体进行拍摄，得到一组响应数据。把各个像元的响应值与总的响应平均值与进行比较，确定盲元的位置，并将这些相对位置存储于存储器中。
步骤203：确定要进行盲元补偿的位置和区域，根据实际情况，决定要进行遍历区域A的大小。
根据盲元检测的结果，在盲元附近选择一个区域A，区域A范围越大，盲元补偿的结果会越好，同时也会越费时间，根据实际需求选择A的大小选择A为12*12的区域。
步骤204：在现在这一幅图像上，对于特定的一个盲元，选择该盲元周围的一定区域B的灰度值，在上一幅图像上的选取的区域A上进行遍历比较。
在现在这一幅图像上选择盲元周围的区域B，区域B要小于区域A，区域B在区域A上进行遍历，算出每次遍历对应的方差，计算出最小的方差，将该最小对方差与设定的阈值T进行比较，若该最小方差小于阈值T，则表示区域A上存在与区域B较为相似的图像，若该最小方差大于阈值T，则表示区域A上不存在与区域B上很相似的图像，进一步为：
选择B为5*5的区域，除去盲元的大小，将剩下的图像在上一幅图像的区域A处进行遍历，计算每次遍历的方差，并存储于存储器中，当遍历完之后，从中选择出方差最小的结果，并将其余方差删除，即保留这一幅图像与上一幅图像在区域A上最相近的信息。
步骤205：若区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到这一幅图像的对应的盲元位置处。
若该最小方差小于原定好的阈值T，则表示该最小方差满足设定的要求，将该信息填补于现在的这一幅图像对应的盲元位置处，相当于使用良好的探测器像元拍摄的图像信息填补于盲元处。
步骤206：如果在区域A上没找到与区域B相似的图像，则使用传统的盲元补偿方法，取这一幅图像盲元位置周围的均值填补于该盲元位置处。
若该最小方差大于原定好的阈值T，表示在区域A上没找到与区域B相似的图像，则使用传统的盲元补偿方法，即将这一幅图像盲元位置周围的图像均值填补于该盲元位置处。这样，与传统的盲元补偿算法进行配合，提高系统的实时性。
本发明中所说的盲元补偿方法就是现有技术中的方法，这里不再做具体限定。
步骤207：对整幅图像的盲元进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像。
对整幅图像的盲元进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像，通过FPGA控制VGA显示屏，将这处理好的图像在显示屏上实时显示出来，观察处理的结果。
与现有技术相比，本发明所述的针对红外探测器缺损像元的校正方法，达到了如下效果：
(1)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，使用上一幅图像的信息填补于这幅图像盲元对应的位置处，相当于使用良好的探测元拍摄信息填补于盲元位置处，提高了图像对比度，抑制由于红外探测器缺陷对红外成像的影响。
(2)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，与传统的盲元补偿方法相结合，当上一幅图像中一定时间内找不到合适的图像信息保存于这一幅图像中，则使用传统的盲元补偿算法，提高了系统的实时性。
(3)本发明所述针对红外探测器缺损像元的校正方法，在上一幅图像中盲元位置需要遍历的区域是可以设定的，阈值T也是可以设定的，这样，便于该算法向其他红外成像系统移植。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种针对红外探测器缺损像元的校正方法，其特征在于，包括步骤：
通过A/D采样芯片向FPGA红外系统输入红外图像，并读取红外图像的灰度值数据，进行基于标定的两点校正；
对红外探测器进行探测器盲元检测，确定盲元的位置：使用红外探测器对辐射均匀的黑体进行拍摄，得到一组响应数据，从而确定盲元的位置，并将所述位置存储于存储器中；
确定要进行盲元补偿的位置和区域，在盲元附近确定区域A进行遍历；
选取当前红外图像上的一个盲元，选择该盲元周围的一定区域B的灰度值，与上一幅红外图像选取的区域A进行遍历比较：在当前红外图像上选择盲元周围的区域B，区域B小于上一幅红外图像选取的区域A，区域B在上一幅红外图像选取的区域A上进行遍历，计算出每次遍历对应的方差，计算出最小方差，将该最小方差与设定的阈值T进行比较，若该最小方差小于阈值T，则表示上一幅红外图像选取的区域A上存在与区域B较为相似的图像，若该最小方差大于阈值T，则表示上一幅红外图像选取的区域A上不存在与区域B上相似的图像；
若上一幅红外图像选取的区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到当前图像对应的盲元位置处；
若在上一幅红外图像选取的区域A上没有找到与区域B相似的图像，则使用盲元补偿方法，取当前图像盲元位置周围的均值填补于该盲元位置处；
对红外图像的全部盲元一一进行补偿，得到针对红外探测器缺损像元校正的最终图像。
2.根据权利要求1所述的针对红外探测器缺损像元的校正方法，其特征在于，
所述若上一幅红外图像选取的区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅图像盲元位置处的信息填补到当前图像对应的盲元位置处，进一步为：
若上一幅红外图像选取的区域A上存在与区域B相似的图像，则将上一幅红外图像选取的区域A上对应最小方差处的图像信息填补到当前图像的盲元位置处。
3.根据权利要求1所述的针对红外探测器缺损像元的校正方法，其特征在于，还包括：通过FPGA控制VGA显示屏，将校正的图像在显示屏上实时显示，观察处理的结果。
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| CN108426640A (zh) | 2018-08-21 |
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| PB01 | Publication | ||
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