CN111562012B - 一种红外图像非均匀性校正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种红外图像非均匀性校正方法，包括：获取场景温度，并根据所述场景温度从多个预设两点校正范围中确定目标两点校正范围；确定快门片的目标温度，以使所述快门片由当前温度至所述目标温度；根据所述目标两点校正范围确定校正系数，并根据所述目标温度确定校正偏移量；根据所述校正系数和所述校正偏移量对红外图像进行校正。本申请中的快门片的温度是可调整的，可以有效减小与场景温度的差异，校正偏移量更加准确，并且校正系数的精确度也提高，从而提升根据校正系数和校正偏移量对红外图像的校正效果。此外，本申请还提供一种具有上述优点的红外图像非均匀性校正系统。
Description
技术领域
本申请涉及图像校正领域，特别是涉及一种红外图像非均匀性校正方法及系统。
背景技术
红外成像系统或者红外测温系统需要快门校正以达到更好的成像或更精确的测温。目前的校正方式一般采用两点校正和单点校正相结合的方式，校正公式均可表示为Y＝KX+B，其中Y为非均匀性校正后的值，K是通过两个不同温度的黑体辐射面下采集的探测器原始输出数据计算所得，B与单点校正采集的原始数据有关，通过采集快门的温度计算得到。目前系统中的快门温度一般为环境温度，是不可控的，当环境温度与系统采集的目标温度差别较大，快门温度与目标温度分属不同的校正温度段时，快门校正的效果可能会因为探测器响应与校正参数所对应的区间不同导致单点校正成像及测温效果较差，最终造成整个红外产品的非均匀性校正效果较差。
因此，如何解决这一技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种红外图像非均匀性校正方法及系统，以提升红外图像校正效果。
为解决上述技术问题，本申请提供一种红外图像非均匀性校正方法，包括：
获取场景温度，并根据所述场景温度从多个预设两点校正范围中确定目标两点校正范围；
确定快门片的目标温度，以使所述快门片由当前温度至所述目标温度；
根据所述目标两点校正范围确定校正系数，并根据所述目标温度确定校正偏移量；
根据所述校正系数和所述校正偏移量对红外图像进行校正。
可选的，当所述场景温度为场景的平均温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述两点校正范围，确定所述快门片的所述目标温度。
可选的，当所述场景温度为场景中目标区域的温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述目标区域的温度，确定所述快门片的所述目标温度。
可选的，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
主控芯片获取所述快门片的所述当前温度；
所述主控芯片比较所述当前温度与所述目标温度的大小；
所述主控芯片发送温度调节指令至驱动部件，以便所述驱动部件驱动温度调节器调节，使所述温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
可选的，所述主控芯片发送温度调节指令至驱动部件包括：
所述主控芯片以输出PWM波形或PFM波形的形式发送所述温度调节指令至所述驱动部件。
可选的，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
驱动部件接收主控芯片发送的所述目标温度，比较所述目标温度与获得的所述当前温度的大小，并驱动温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
本申请还提供一种红外图像非均匀性校正系统，包括：
镜头；
红外探测器；
快门，所述快门包括快门片和电机；
温度传感器，用于采集所述快门片的当前温度；
位于所述快门片靠近所述镜头的表面的温度调节器，用于调节所述快门片的所述当前温度至目标温度；
控制器，用于执行上述任一种所述的红外图像非均匀性校正方法的步骤。
可选的，所述温度传感器为接触式红外温度传感器或者非接触式红外温度传感器。
可选的，还包括：
滤波电路和扼流电路。
可选的，所述温度调节器为半导体制冷器或者加热丝。
本申请所提供的一种红外图像非均匀性校正方法，包括：获取场景温度，并根据所述场景温度从多个预设两点校正范围中确定目标两点校正范围；确定快门片的目标温度，以使所述快门片由当前温度至所述目标温度；根据所述目标两点校正范围确定校正系数，并根据所述目标温度确定校正偏移量；根据所述校正系数和所述校正偏移量对红外图像进行校正。
可见，本申请中的红外图像非均匀性校正方法在对红外图性进行校正时，根据场景温度确定目标两点校正范围时是从多个预设两点校正范围中选择，进而使得根据目标两点校正范围确定的校正系数更加精确，并且快门片的温度是可调整的，可以有效减小与场景温度的差异，进而使得根据快门片的目标温度确定的校正偏移量更加准确，从而提升根据校正系数和校正偏移量对红外图像的校正效果。此外，本申请还提供一种具有上述优点的红外图像非均匀性校正系统。
附图说明
为了更清楚的说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种红外图像非均匀性校正方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种红外图像非均匀性校正系统的机构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前采用两点校正和单点校正相结合的方式对红外图像进行校正时，快门温度为环境温度，快门温度与目标温度分属不同的校正温度段时，快门校正的效果会导致单点校正成像及测温效果较差，最终造成整个红外产品的非均匀性校正效果较差。
有鉴于此，本申请提供了一种红外图像非均匀性校正方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种红外图像非均匀性校正方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：获取场景温度，并根据所述场景温度从多个预设两点校正范围中确定目标两点校正范围。
红外探测器将场景中景物发射的红外辐射转换为电信号，经积分电路、模数转换电路作用后得到场景的原始数据，接收到原始数据后根据预存的盲元表将红外探测器的盲元去除，根据剩下的点的原始数据得到场景温度。
本申请中对预设两点校正范围及其数量不作具体限定，根据红外探测器的响应以及场景温度所在范围而定，下文中进行具体举例说明。
步骤S102：确定快门片的目标温度，以使所述快门片由当前温度至所述目标温度。
可选的，当所述场景温度为场景的平均温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述两点校正范围，确定所述快门片的所述目标温度。
具体的，场景的平均温度是将剩下的点的原始数据取平均值作为整帧原始数据的均值，用整帧原始数据的均值来表征场景的平均温度。
可选的，当所述场景温度为场景中目标区域的温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述目标区域的温度，确定所述快门片的所述目标温度。
具体的，目标区域的温度是根据目标区域的原始数据得到。
步骤S103：根据所述目标两点校正范围确定校正系数，并根据所述目标温度确定校正偏移量。
下面对快门片的目标温度、目标两点校正范围、校正系数、校正偏移量的确定进行具体举例说明。
可选的，对于成像类产品进行校正时，场景温度一般为场景的平均温度。例如，多个预设两点校正范围可以设定为0℃-15℃(对应校正系数为K1)、10℃-25℃(对应校正系数为K2)、20℃-35℃(对应校正系数为K3)，并存储10℃，20℃，30℃的原始数据均值
校正系数的确定过程已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。将场景的原始数据均值
与10℃，20℃，30℃的均值进行比较，当
时，认为场景的温度介于10℃-20℃之间，此时相应的校正系数即为K2，可从10℃-20℃温度范围内任选一个值作为快门片的目标温度(例如15℃或者17.5℃等等)；当
时，认为场景的温度介于介于20℃-30℃之间，此时相应的校正系数为K3，可从20℃-30℃温度范围内任选一个值作为快门片的目标温度(例如25℃或者27.5℃等等)，这样可以保证场景在某个温度范围内波动时不需要频繁调整快门片的目标温度。
可选的，对于特定的测温产品，可根据关注的目标区域的温度确定快门片的目标温度而非采用场景的原始数据均值作为快门片的目标温度。例如人体测温产品，关注的温度范围可集中在36℃-40℃之间，可以将此区间中某个温度(例如：37℃)作为目标温度，此时相应的校正系数为根据36℃-40℃的范围计算得到从而达到更好的测温效果。
进一步地，当确定快门片的目标温度后，即可根据目标温度计算得到校正偏移量，具体过程已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
步骤S104：根据所述校正系数和所述校正偏移量对红外图像进行校正。
具体的，根据下式(1)对红外图像进行校正；
Y＝KX+B (1)
式中，Y为各像素点非均匀性校正后的值；K为校正系数，是通过两个不同温度的黑体辐射面下采集的红外探测器原始输出数据计算所得；X为红外探测器各像素点采集的原始数据；B为各像素点的校正偏移量，B由单点校正时采集的均匀面的原始数据经过计算所得，取决于单点校正时采集的原始数据。
本申请中的红外图像非均匀性校正方法在对红外图性进行校正时，根据场景温度确定目标两点校正范围时是从多个预设两点校正范围中选择，进而使得根据目标两点校正范围确定的校正系数更加精确，并且快门片的温度是可调整的，可以有效减小与场景温度的差异，进而使得根据快门片的目标温度确定的校正偏移量更加准确，从而提升根据校正系数和校正偏移量对红外图像的校正效果。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
主控芯片获取所述快门片的所述当前温度；
所述主控芯片比较所述当前温度与所述目标温度的大小；
所述主控芯片发送温度调节指令至驱动部件，以便所述驱动部件驱动温度调节器调节，使所述温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
其中，温度调节指令包括升温调节指令和降温调节指令，可以理解的是，当当前温度大于目标温度时，发送降温调节指令，当当前温度小于目标温度时，发送升温调节指令。
需要说明的是，本实施例中对发送温度调节指令的形式不做具体限定，可视情况而定。例如，可以以输出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)波形或PFM(PulseFrequency Modulation，脉冲频率调制)波形的形式发送温度调节指令至驱动部件。具体的控制策略可以采用PID(比例、积分、微分)控制策略。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
驱动部件接收主控芯片发送的所述目标温度，比较所述目标温度与获得的所述当前温度的大小，并驱动温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
其中，驱动部件获得的当前温度由温度传感器发送得到。
本申请还提供一种红外图像非均匀性校正系统，请参考图2，该系统包括：
镜头1；
红外探测器2；
快门，所述快门包括快门片和电机；
温度传感器4，用于采集所述快门片的当前温度；
位于所述快门片靠近所述镜头1的表面的温度调节器3，用于调节所述快门片的所述当前温度至目标温度；
控制器5，用于执行上述所述的红外图像非均匀性校正方法的步骤。
本申请中温度调节器不做具体限定，可自行设置。例如，所述温度调节器3为半导体制冷器或者加热丝。
具体的，控制器5包括主控芯片51和驱动部件52，当温度调节器3为半导体制冷器(TEC，Thermo Electric Cooler)时，驱动部件52可以为TEC控制芯片或者驱动电路，当温度调节器3为加热丝时，驱动部件52为驱动电路。进一步地，驱动电路为H桥驱动电路、三极管驱动电路、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)驱动电路中的任一种。
优选地，红外图像非均匀性校正系统还包括：位于驱动部件52和温度调节器3之间的滤波电路和扼流电路6，以进一步增强快门片的控温精度。
需要指出的是，本申请中对主控芯片51的类型不做具体限定，可视情况而定。例如，主控芯片51可以为MCU(微控制单元)、ASIC(专用集成电路)、CPU(中央处理器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)中的任一种。
可选的，红外探测器2为制冷型红外探测器或者非制冷型红外探测器
可选的，温度传感器4为接触式红外温度传感器或者非接触式红外温度传感器。
在利用本申请中的红外图像非均匀性校正系统对红外图性进行校正时，根据场景温度确定目标两点校正范围时是从多个预设两点校正范围中选择，进而使得根据目标两点校正范围确定的校正系数更加精确，并且快门片的温度是可调整的，可以有效减小与场景温度的差异，进而使得根据快门片的目标温度确定的校正偏移量更加准确，从而提升根据校正系数和校正偏移量对红外图像的校正效果。
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。
以上对本申请所提供的红外图像非均匀性校正方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，包括：
获取场景温度，并根据所述场景温度从多个预设两点校正范围中确定目标两点校正范围；
确定快门片的目标温度，以使所述快门片由当前温度至所述目标温度；
根据所述目标两点校正范围确定校正系数，并根据所述目标温度确定校正偏移量；
根据所述校正系数和所述校正偏移量对红外图像进行校正；
当所述场景温度为场景的平均温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述两点校正范围，确定所述快门片的所述目标温度；
当所述场景温度为场景中目标区域的温度时，所述确定快门片的目标温度包括：
根据所述目标区域的温度，确定所述快门片的所述目标温度。
2.如权利要求1所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
主控芯片获取所述快门片的所述当前温度；
所述主控芯片比较所述当前温度与所述目标温度的大小；
所述主控芯片发送温度调节指令至驱动部件，以便所述驱动部件驱动温度调节器调节，使所述温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
3.如权利要求2所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述主控芯片发送温度调节指令至驱动部件包括：
所述主控芯片以输出PWM波形或PFM波形的形式发送所述温度调节指令至所述驱动部件。
4.如权利要求1所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述快门片由当前温度至所述目标温度包括：
驱动部件接收主控芯片发送的所述目标温度，比较所述目标温度与获得的所述当前温度的大小，并驱动温度调节器调整所述快门片的所述当前温度至所述目标温度。
5.一种红外图像非均匀性校正系统，其特征在于，包括：
镜头；
红外探测器；
快门，所述快门包括快门片和电机；
温度传感器，用于采集所述快门片的当前温度；
位于所述快门片靠近所述镜头的表面的温度调节器，用于调节所述快门片的所述当前温度至目标温度；
控制器，用于执行如权利要求1至4任一项所述的红外图像非均匀性校正方法的步骤。
6.如权利要求5所述的红外图像非均匀性校正系统，其特征在于，所述温度传感器为接触式红外温度传感器或者非接触式红外温度传感器。
7.如权利要求6所述的红外图像非均匀性校正系统，其特征在于，还包括：
滤波电路和扼流电路。
8.如权利要求7所述的红外图像非均匀性校正系统，其特征在于，所述温度调节器为半导体制冷器或者加热丝。
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