CN109632110A - 消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置及其消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置及其消除方法，利用直角金属板遮挡微测辐射热计的左上角起的5行*5列个像元，每个未被遮挡的像素点的输出电压减去与其同一行和同一列的被遮挡像素点的输出电压的平均值。
Description
技术领域
本发明属于微测辐射热计领域，具体涉及一种消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置及其消除方法。
背景技术
温度为T的微测辐射热计是热红外传感器，为了测量吸收红外热辐射以后的热效应，传感器采用温度依赖电阻R(T)变化的材料。目前，微测辐射热计噪声特性的研究仅仅局限在噪声随着偏置电压的变化趋势，而在本发明中，同时也考虑了列放大器放大倍数不同所带来的噪声。
因为像素电压是通过行积分来获取的，每一行的偏置电压存在一定的误差，而偏置电压又控制着系统的采样，导致最终积分得到的像素电压数值不同，于是在图像上便带来了横向的噪声条纹。
同样，由于列放大器的放大倍数有所不同，所以在图像上也带来了纵向的噪声条纹。
现有技术中一般采用两种方式来消除网格状噪声：
第一种方式就是对生产工艺进行改进，以提高光学传感器的质量和镜头与光学传感器的对准精度，然而对生产工艺进行改进往往需要投入大量的资金和时间，而且即使对生产工艺进行了改进也很难保证生产出的每一个数字影像撷取装置都能够满足质量要求。
第二种方法就是用图像处理的方式对贝尔图像进行网格噪声消除，即可以将每一个原始 G 值像素点与其相邻的 G 值像素点进行加权平均，并以该加权平均值作为该像素点的 G 值，这样消除了 G 值的不均衡，也就消除了网格噪声，但上述方法可能会导致原有图像产生模糊，尤其是在原有图像中的边缘处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置及其消除方法，消除网格噪声，并保持图像的清晰度。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置，利用直角金属板遮挡微测辐射热计的左上角的若干个像元。
被遮挡的像元自左上角顶点起5行*5列个像元。
一种基于消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置的消除方法，方法如下：每个未被遮挡的像素点的输出电压减去与其同一行和同一列的被遮挡像素点的输出电压的平均值。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）无需改变生产工艺，实现成本低。
（2）在消除图像网格噪声的同时，不会使图像边缘模糊。
附图说明
图1为本发明消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置的系统图。
图2为本发明的遮挡情况剖视图。
图3为本发明的微测辐射热计像元结构图。
图4为本发明微测辐射热计的偏置电路图，其中Vb为偏置电压，RL为负载电阻，R为微测辐射热计的电阻。
图5为本发明读出电路结构原理图。
图6为带网格纹噪声的原始图像。
图7为本发明处理后的图像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明所述的消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置，采用直角金属板对微测辐射热计的边缘部位进行遮挡，使外部辐射不能辐射到被遮挡的部分，同时将未遮挡的部分的积分电压（即输出电压）减去遮挡部分的积分电压（输出电压），得到电压差值，最后将电压差值作为像素电压输出。其系统设计图如图1所示：
如图1和图2所示，为320*240微测辐射热计的焦平面阵列（FPA），采用直角金属板遮挡微测辐射热计左上角起5行*5列。
每一个像元结构如图3所示：
微测辐射热计型非制冷红外热成像系统工作时，需对探测元施加一定的偏置电压或偏置电流，当微测辐射热计受到红外辐射时，电阻值的变化可以在微测辐射热计两端检测到电流或电压的变化。对已经设计加工完成的焦平面阵列(FPA)，影响其性能的一些参数如光敏面积、阻抗、热电系数、光谱响应范围等参数是不能再加改变的，而偏置电压或电流是FPA工作时由驱动电路提供的，因此如何选择偏置电压或电流以使FPA工作在最佳工作状态是驱动电路设计中涉及到的一个重要问题。正因为如此，在加了偏置电压之后，由于每一行的偏置电压存在一定的变化，导致在最后积分之后所得到的相邻行像元电压值在波形上有上下的直流波动，而这个波动也就是列遮挡部分像元的电压值。也就是说，只要将最后的积分电压值减去这个遮挡部分的像元电压值，行积分上的电压波动就可以得到抑制。
在列上，如图4和图5所示，在积分完成之后，需要经过一个放大器进行放大，然后再进行信号的输出。由于放大器本身的放大倍数有所不同，在列上呈现出有竖纹。同样，在行遮挡的部分，由于没有外界辐射，这些像元的电压即为每一列放大器放大倍数不同所造成的电压。
整个装置以焦平面阵列为中心，选择适当的金属对焦平面阵列边缘的5行*5列进行遮挡。
遮挡的位置原则上可以采用两种方式，一种是直接遮挡在焦平面阵列上，一种是遮挡在探测器的镜头上。但由于一般来说，焦平面阵列都比较小，大概在50*50左右，而镜头的面积一般较大，所以在镜头上遮挡存在较大的误差，因此，我们选择直接在焦平面阵列上遮挡的方式。
其次是金属的选择。由于一般的金属都是均匀的，所以金属的选择没有太大的问题，这里选择使用铝。因为铝质轻，延展性较好。
在图6中，由于没有对焦平面阵列的边缘进行遮挡，观察图像时有很多明显的网格纹噪声。在图7中，进行了焦平面阵列的边缘遮挡，图像上的网格纹明显消失。从两图对比来看，进行焦平面阵列的边缘遮挡对图像的网格纹消除作用明显。
Claims (3)
1.一种消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置，其特征在于：利用直角金属板遮挡微测辐射热计的左上角的若干个像元。
2.根据权利要求1所述的消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置，其特征在于：被遮挡的像元自左上角顶点起5行*5列个像元。
3.一种基于上述权利要求1-2中任意一项所述的消除微测辐射热计红外图像网格纹的装置的消除方法，其特征在于，方法如下：
每个未被遮挡的像素点的输出电压减去与其同一行和同一列的被遮挡像素点的输出电压的平均值。
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