CN109194956A - 一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：将星点投射至图像传感器表面的预设区域，控制星点与图像传感器进行相对移动；每当星点在图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；对多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。本发明所提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，利用星点投射到图像传感器表面并控制其移动，测量图像传感器对星点所成像斑的椭率从而评估其像元内响应非均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器成像性能测试技术领域，特别是涉及一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
图像传感器的光响应非均匀性包括像元间响应非均匀性和像元内响应非均匀性两个方面。其中，像元间响应非均匀性指标较为常见(通常所提到的像元响应非均匀性、光响应非均匀性、PRNU等均指像元间响应非均匀性)，是由不同像元之间不同的量子效率、填充因子等造成的，用来评价图像传感器不同像元对相同光辐照的响应度差异；而像元内响应非均匀性则是由像元光敏区域的非对称结构造成的，即同一微小星点投射在像元内的不同区域，通过光电效应产生的电荷数量存在差异，因而可以通过计算图像传感器对连续移动的星点所成像斑的椭率来评价其像元内的响应非均匀性。
在深空探测相机、星敏感器等应用领域，被观测目标通过光学系统投射到图像传感器表面的像通常仅覆盖少数几个像元。由于图像传感器像元内响应非均匀性的存在，对星点目标所成像的几何形状会被改变，如对圆形星点可能得到椭圆形的像斑，进而影响对目标的识别分析，以及对部分重叠目标的分辨。当像元内响应非均匀性较大时，这种影响将更加显著，因此需要对图像传感器的像元内响应非均匀性进行测试评估。
综上所述可以看出，如何对图像传感器的像元内响应非均匀性进行测试是目前有待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，以解决现有技术中因忽略图像传感器像元内响应非均匀性的存在，导致星点目标所成像变化的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法，包括：将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
优选地，所述控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动包括：
在固定所述图像传感器的位置，控制所述星点进行移动，其中，所述星点的移动方向平行于所述图像传感器像元的行/列方向。
优选地，所述每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离包括：
从序号为0的起始位置开始，逐步将所述星点移动至序号为k的第k个位置，直至所述星点在所述图像传感器上的移动距离达到预设数量的像元宽度的距离；
其中，所述星点在所述图像传感器上移动的步长小于等于所述像元宽度的1/10；
当所述星点移动至所述第k个位置时，采集并存储一幅星点图像，并将采集到的所述星点图像序号设置为k。
优选地，所述对采集到的多幅所述星点的图像进行处理，计算得到每幅图像内像斑的像斑椭率包括：
获取序号为第k幅星点图像，利用计算所述第k幅星点图像内所述图像传感器对所述星点所成像斑的像斑流量；其中，Ii为序号为i的像元，i∈S，S为测光孔径集合，像元的坐标值为(xi,yi)；
利用测量所述第k幅星点图像中所述像斑的质心位置(X,Y)；
利用所述像斑的像斑流量和所述像斑的质心位置，计算得到所述第k幅星点图像中像斑的像斑椭率。
优选地，所述利用所述像斑的像斑流量和所述像斑的质心位置，计算得到所述第k幅星点图像中像斑的像斑椭率包括：
利用计算所述像斑的像斑椭率，
其中，
σ1为所述集合S内每行像元灰度值的标准偏差的平均值，σ2为所述集合S内每列像元灰度值的标准偏差的平均值。
优选地，所述根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评包括：
获取所述每幅星点图像的像斑椭率，选取所述像斑椭率中的最大值，利用所述最大值对所述图像传感器像元内响应非均匀性进行评估测试。
本发明还提供了一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置，包括：
投影模块，用于将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；
采集模块，用于每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；
计算模块，用于对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
测评模块，用于利用所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
优选地，所述投影模块具体用于：
将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，在固定所述图像传感器的位置，控制所述星点进行移动，其中，所述星点的移动方向平行于所述图像传感器像元的行/列方向。
本发明还提供了一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法，通过投射星点在所述待检测的图像传感器的表面，并控制所述星点按一定步长和方向与所述图像传感器进行相对移动。在每步移动完成后采集一幅星点图像并存储。对获得的多幅星点图像进行处理，通过计算得到各幅星点图像内图像传感器对星点所成像斑的像斑椭率的测量结果，用来评价图像传感器的像元内响应非均匀性。本发明所提供的方法，利用星点投射到图像传感器表面并控制其移动，测量图像传感器对星点所成像斑的椭率从而评估其像元内响应非均匀性。相对应的，本发送所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置、设备和计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的第一种具体实施例的流程图；
图2为本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的第二种具体实施例的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，利用星点投射到图像传感器表面并控制其移动，测量图像传感器对星点所成像斑的椭率从而评估其像元内响应非均匀性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：
步骤S101：将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；
通过光学系统将星点投射到探测器预定区域，像斑大小的控制以其80％的光能量集中在4个像元内为宜。
在本实施例中，可控制所述星点移动，移动方向平行于所述图像传感器表面，且平行于所述图像传感器像元的行或列方向。也可控制所述图像传感器及其驱动电路移动，移动方向垂直于光学系统的光轴，且平行于所述图像传感器像元的行或列方向。不论采用哪种方案，所述星点在图像传感器表面移动的步长通常不大于像元尺寸的1/10，移动距离通常不小于4个像元尺寸的范围。
步骤S102：每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；
步骤S103：对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
步骤S104：根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
在本实施例中，将所述星点投影至所述图像传感器表面的预设区域内，控制所述星点在所述图像传感器表面按一定步长、沿图像传感器像元的行或列方向直线移动若干像元宽度的距离；在每步移动完成后采集一幅星点图像并存储。计算每幅星点图像内像斑的像斑椭率，利用所述每幅星点图像内像斑的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行评估和测试。
基于上述实施例，在本实施例中，通过计算每幅星点图像中像斑流量和像斑质心位置等中间量，进一步计算得到每幅星点图像中的像斑椭率。请参考图2，图2为本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的第二种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下；
步骤S201：将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域；
步骤S202：控制所述星点在所述图像传感器表面按预设步长、沿所述图像传感器像元的行方向直线移动预设数量的像元宽度的距离；
步骤S203：所述星点每移动一个步长，采集并存储一幅星点图像，并对所述星点图像进行编号；
从序号为0的起始位置开始，逐步将所述星点移动至序号为k的第k个位置，直至所述星点在所述图像传感器上的移动距离达到预设数量的像元宽度的距离。所述星点与移动至预设数量的像元宽度的距离，共移动K步。所述星点与所述图像传感器之间每完成一步相对移动，采集一幅星点图像并存储，并根据移动步长的数量，对所述星点图像编号为0～K。
步骤S204：分别计算所述每幅像点图像内所述图像传感器对所述星点所成像斑的像斑流量；
获取序号为第k幅星点图像，利用计算所述第k幅星点图像内所述图像传感器对所述星点所成像斑的像斑流量；其中，Ii为序号为i的像元，i∈S，S为测光孔径集合，像元的坐标值为(xi,yi)。
其中，测光孔径的直径大小取各图像中像斑的半高全宽的平均值的两倍。如果存在暗背景值，应计算背景的平均灰度值并在各像元灰度值中予以扣除。
步骤S205：分别计算所述每幅像点图像内像斑的质心位置；
利用测量所述第k幅星点图像中所述像斑的质心位置(X,Y)。
步骤S206：根据所述每幅星点图像内像斑的像斑流量和所述像斑的质心位置，计算得到所述每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
利用计算所述像斑的像斑椭率；
其中，
σ1为所述集合S内每行(x方向)像元灰度值的标准偏差的平均值，σ2为所述集合S内每列(y方向)像元灰度值的标准偏差的平均值。
步骤207：获取全部星点图像的像斑椭率，利用所述像斑椭率中的最大值对所述图像传感器像元内响应非均匀性进行评估测试。
获得的全部星点图像像斑的椭率，并以所述星点移动位置序号k为横坐标，对应像斑椭率测量值为纵坐标绘制曲线，曲线将呈现周期起伏走势。取其中最大值作为评价图像传感器像元内响应非均匀性指标的结果，所述最大值的数值越大，则所述图像传感器的像元内响应非均匀性越显著。
请参考图3，图3为本发明实施例提供的一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置的结构框图；具体装置可以包括：
投影模块100，用于将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；
采集模块200，用于每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；
计算模块300，用于对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
测评模块400，用于利用所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
本实施例的测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置用于实现前述的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法，因此测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置中的具体实施方式可见前文中的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的实施例部分，例如，投影模块100，采集模块200，计算模块300，评测模块400，分别用于实现上述测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法中步骤S101，S102，S103和S104，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本发明具体实施例还提供了一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法，其特征在于，包括：
将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；
每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；
对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动包括：
在固定所述图像传感器的位置，控制所述星点进行移动，其中，所述星点的移动方向平行于所述图像传感器像元的行/列方向。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离包括：
从序号为0的起始位置开始，逐步将所述星点移动至序号为k的第k个位置，直至所述星点在所述图像传感器上的移动距离达到预设数量的像元宽度的距离；
其中，所述星点在所述图像传感器上移动的步长小于等于所述像元宽度的1/10；
当所述星点移动至所述第k个位置时，采集并存储一幅星点图像，并将采集到的所述星点图像序号设置为k。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对采集到的多幅所述星点的图像进行处理，计算得到每幅图像内像斑的像斑椭率包括：
获取序号为第k幅星点图像，利用计算所述第k幅星点图像内所述图像传感器对所述星点所成像斑的像斑流量；其中，Ii为序号为i的像元，i∈S，S为测光孔径集合，像元的坐标值为(xi,yi)；
利用测量所述第k幅星点图像中所述像斑的质心位置(X,Y)；
利用所述像斑的像斑流量和所述像斑的质心位置，计算得到所述第k幅星点图像中像斑的像斑椭率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述像斑的像斑流量和所述像斑的质心位置，计算得到所述第k幅星点图像中像斑的像斑椭率包括：
利用计算所述像斑的像斑椭率，
其中，
σ1为所述集合S内每行像元灰度值的标准偏差的平均值，σ2为所述集合S内每列像元灰度值的标准偏差的平均值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评包括：
获取所述每幅星点图像的像斑椭率，选取所述像斑椭率中的最大值，利用所述最大值对所述图像传感器像元内响应非均匀性进行评估测试。
7.一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的装置，其特征在于，包括：
投影模块，用于将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，控制所述星点与所述图像传感器进行相对移动；
采集模块，用于每当所述星点在所述图像传感器上移动的距离增加预设步长，采集并存储一幅星点图像，直至所述星点相对于所述图像传感器移动了预设数量的像元宽度的距离；
计算模块，用于对采集到的多幅所述星点图像进行处理，计算得到每幅星点图像内像斑的像斑椭率；
测评模块，用于利用所述每幅星点图像的像斑椭率对所述图像传感器的像元内响应非均匀性进行测评。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述投影模块具体用于：
将星点投射至待检测的图像传感器表面的预设区域后，在固定所述图像传感器的位置，控制所述星点进行移动，其中，所述星点的移动方向平行于所述图像传感器像元的行/列方向。
9.一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述一种测试图像传感器像元内响应非均匀性的方法的步骤。
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