CN115144010A - 图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,包括:S100、搭建测试系统;S200、使用所述测试系统对图像传感器进行测试标定;S300、根据测试标定结果建立统一化模型并校正所述统一化模型的系数。采用本方案的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法能够同步对非均匀性与非线性度进行标定与校正。
Description
技术领域
本发明涉及光电成像系统图像预处理技术领域,特别涉及一种图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法。
背景技术
非均匀性校正技术分为基于定标校正与基于场景校正两类。基于定标校正的方法计算简单并且校正精度很高,通过定标可以快速的获得校正系数。基于场景校正的方法是通过图像处理的方式来实现非均匀性校正,不依赖于试验设备和试验环境。非线性校正需要测定光电响应特性曲线,并借助曲线拟合进行逆向校正。
在一些科学应用场合,例如涉及定量数据反演的场合,需要所有像元一致的光电响应特性,还需要响应的高线性度,以实现图像数据采集的误差最小化,此时需要进行非均匀性的标定和校正及非线性度的标定和校正,但传统方法通常只针对非均匀性校正或非线性校正中的一种,只能单独进行非均匀性的标定和校正及非线性度的标定和校正,不能同时进行非均匀性的标定和校正及非线性度的标定和校正,从而导致标定过程繁琐、校正系数较多且校正计算量大。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷,提出图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,能够同步对非均匀性与非线性度进行标定与校正。
为实现上述目的,本发明采用以下具体技术方案:
根据本发明实施例的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,包括:
S100、搭建测试系统;
S200、使用所述测试系统对图像传感器进行测试标定;
S300、根据测试标定结果建立统一化模型并校正所述统一化模型的系数。
根据本发明的一些实施例,所述S100包括:在暗室环境中搭建测试系统,将所述图像传感器置于积分球开口正前方,保持所述图像传感器垂直于积分球开口法向方向,将标准参考探测器放置于所述图像传感器处。
根据本发明的一些实施例,所述S200包括:
S210、关闭积分球,调整所述图像传感器的暗电平偏置,使图像中所有像素输出灰度值大于零;
S220、开启并调节所述积分球亮度,采集图像数据取均值并存储图像V,记录所述标准探测器的输出值I。
根据本发明的一些实施例,所述图像传感器灰度值输出在10%~90%饱和值区间。
根据本发明的一些实施例,所述S300包括:
S310、统计待测图像传感器的平均响应情况;
S320、采用最小二乘法对平均响应情况进行线性拟合得到平均响应曲线;
S330、通过平均响应曲线计算目标平均响应灰度值;
S340、通过平均响应灰度值拟合得到统一化模型并校正所述统一化模型的校正系数。
根据本发明的一些实施例,按照如下公式统计待测图像传感器3的平均响应情况:
根据本发明的一些实施例,对所述平均响应曲线采用最小二乘法进行线性拟合,得到:
系数k与b按照下式计算:
其中S为测试标定的次数。
根据本发明的一些实施例,所述步骤S340还包括:对所述图像传感器内逐像素进行计算,得到校正系数a0(m,n)、a1(m,n)、a2(m,n),并对校正系数进行存储。
本发明至少能取得如下有益效果:通过统一化校正模型,实现了图像传感器响应非均匀性与非线性度的一步测试标定与校正,有效减少了校正系数数量,从而降低了校正系数存储空间需求及实时校正的计算复杂度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明实施例的测试系统示意图;
图2是根据发明实施例的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法的流程图;
图3是根据发明实施例的使用测试系统对图像传感器进行测试标定的流程图;
图4是根据发明实施例的根据测试标定结果建立统一化模型并校正所述统一化模型的系数的流程图。
其中的附图标记包括:
图像采集计算机1、标准探测器2、图像传感器3、积分球4。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中,相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下,它们的名称和功能也相同。因此,将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,而不构成对本发明的限制。
为实现上述目的,本发明采用以下具体技术方案:
根据本发明实施例的图像传感器3非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,如图2所示,包括:S100、搭建测试系统;S200、使用测试系统对图像传感器3进行测试标定;S300、根据测试标定结果建立统一化模型并校正系数。
传统方法通常只针对非均匀性校正或非线性校正中的一种,在一些情况下只能分别进行非均匀性的标定和校正及非线性度的标定和校正,由于需要分别进行非均匀性的标定和非线性度的标定,导致标定过程繁琐,由于需要分别进行非均匀性的校正和非线性度的校正,导致校正系数较多且校正计算量大,并且还需要将非均匀性和非线性度的标定和校正结果相结合,进一步地导致了标定过程繁琐、校正系数较多且校正计算量大。
而本方案通过统一化校正模型,实现了图像传感器3响应非均匀性与非线性度的一步测试标定与校正,有效减少校正系数的数量,减少了校正计算量,从而降低校正系数存储空间需求及降低实时校正的计算复杂度,由于本方案的能够通过一次标定就可以完成非均匀性和非线性度校正,因此降低了标定过程的繁琐性。
根据本发明的一些实施例,S100包括:在暗室环境中搭建测试系统,将图像传感器3置于积分球4开口正前方,保持图像传感器3垂直于积分球4开口法向方向,将标准参考探测器放置于图像传感器3处。
测试系统图1所示,待测试的图像传感器3至于积分球4开口的正前方,为了使测试效果更好,保持图像传感器3垂直于积分球4开口法向方向,标准参考探测器放置于图像传感器3附近,图像采集计算机1与标准参考探测器电连接,使检测结果能够反馈至图像采集计算机1中。
根据本发明的一些实施例,如图3所示,S200包括:
S210、关闭积分球4,调整图像传感器3的暗电平偏置,使图像中所有像素输出灰度值大于零;
S220、开启并调节积分球4亮度,采集图像数据取均值并存储图像V,记录标准探测器2的输出值I。
调整图像传感器3的暗电平偏置,使图像中所有像素输出灰度值大于零,保证标定过程的准确性。图像中所有像素输出灰度值略大于零即可达到较好的效果。
调节积分球4亮度会使标准探测器2的输出值I改变,调整合适的输出值I,采集20幅图像数据取均值并存储,存储为图像V。
可以理解的是,可以多次调节积分球4亮度,调节的次数可以根据实际情况确定。
可以理解的是,采集图像数据的数量不仅限于20幅,可以根据实际情况确定,本发明实施例不做限制。
根据本发明的一些实施例,图像传感器3灰度值输出在10%~90%饱和值区间。
根据本发明的一些实施例,如图4所示,S300包括:
S310、统计待测图像传感器3的平均响应情况;
S320、采用最小二乘法对平均响应情况进行线性拟合得到平均响应曲线;
S330、通过平均响应曲线计算目标平均响应灰度值;
S340、通过平均响应灰度值拟合得到统一化模型并校正统一化模型的校正系数。
通过标定的结果建立统一化模型并对系数进行校正。
S310、统计待测图像传感器3的平均响应情况。
根据本发明的一些实施例,按照如下公式统计待测图像传感器3的平均响应情况:
M、N代表图像的行数和列数,V(m,n)代表图像V在m行n列的像素的灰度值,m代表具体的行数,n代表具体的列数。
S320、采用最小二乘法对平均响应情况进行线性拟合得到平均响应曲线。
根据本发明的一些实施例,对平均响应曲线采用最小二乘法进行线性拟合,得到:
系数k与b按照下式计算:
其中S为测试标定的次数。
第一次调节积分球4亮度,记录图像为V1,记录标准探测器2的输出值为I1;第二次调节积分球4亮度,记录图像为V2,记录标准探测器2的输出值为I2,以此类推,第S次调节积分球4亮度,记录图像为VS,记录标准探测器2的输出值为IS。其中,由图像V1计算得到的灰度均值记为由图像V2计算得到的灰度均值记为以此类推,由图像VS计算得到的灰度均值记为
S330、通过平均响应曲线计算目标平均响应灰度值。
S340、通过平均响应灰度值拟合得到统一化模型并校正统一化模型的校正系数。
根据本发明的一些实施例,步骤S340还包括:对图像传感器内逐像素进行计算,得到校正系数a0(m,n)、a1(m,n)、a2(m,n),并对校正系数进行存储。在实时校正过程中,根据V(m,n),读取对应的校正系数,代入统一化模型可计算得到
其中,a0(m,n)、a1(m,n)、a2(m,n)是指m行n列的a0、a1与a2。
根据本发明的一些实施例,调节积分球4亮度6次,使图像数据输出值为I1,采集20幅图像数据取均值,存储图像为V1。同理,使图像数据输出值为I2、I3、I4、I5、I6,采集20幅图像数据取均值,存储图像为V2、V3、V4、V5、V6。此时S为6。
需要注意的是,I2与V2对应;I3与V3对应;I4与V4对应;I5与V5对应;I6与V6对应。
S310、统计待测图像传感器3的平均响应情况。
根据本发明的一些实施例,按照如下公式统计待测图像传感器3的平均响应情况:
S320、采用最小二乘法对平均响应情况进行线性拟合得到平均响应曲线。
根据本发明的一些实施例,对平均响应曲线采用最小二乘法进行线性拟合,得到:
S330、通过平均响应曲线计算目标平均响应灰度值。
S340、通过平均响应灰度值拟合得到统一化模型并校正统一化模型的校正系数。
得到系数a0、a1与a2。
根据本发明的一些实施例,步骤S340还包括:对图像传感器内逐像素进行计算,得到校正系数a0(m,n)、a1(m,n)、a2(m,n),并对校正系数进行存储。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,包括:
S100、搭建测试系统;
S200、使用所述测试系统对图像传感器进行测试标定;
S300、根据测试标定结果建立统一化模型并校正所述统一化模型的系数。
2.如权利要求1所述的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,所述S100包括:在暗室环境中搭建所述测试系统,将所述图像传感器置于积分球开口正前方,保持所述图像传感器垂直于积分球开口法向方向,将标准参考探测器放置于所述图像传感器处。
3.如权利要求2所述的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,所述S200包括:
S210、关闭积分球,调整所述图像传感器的暗电平偏置,使图像中所有像素输出灰度值大于零;
S220、开启并调节所述积分球亮度,采集预设数量的图像数据取均值并存储图像V,记录所述标准探测器的输出值I。
4.如权利要求3所述的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,所述图像传感器灰度值输出在10%~90%饱和值区间。
5.如权利要求3所述的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,所述S300包括:
S310、统计待测图像传感器的平均响应情况;
S320、采用最小二乘法对平均响应情况进行线性拟合得到平均响应曲线;
S330、通过平均响应曲线计算目标平均响应灰度值;
S340、通过平均响应灰度值拟合得到统一化模型并校正所述统一化模型的校正系数。
10.如权利要求9所述的图像传感器非均匀性与非线性度同步标定与校正方法,其特征在于,所述步骤S340还包括:对所述图像传感器内逐像素进行计算,得到校正系数a0(m,n)、a1(m,n)、a2(m,n),并对校正系数进行存储。
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