CN115420386A

CN115420386A - 基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法

Info

Publication number: CN115420386A
Application number: CN202211041581.4A
Authority: CN
Inventors: 邱伟强; 谭必松; 杜宇; 毛剑宏
Original assignee: Zhejiang Core Microelectronics Co ltd
Current assignee: Zhejiang Core Microelectronics Co ltd
Priority date: 2022-08-29
Filing date: 2022-08-29
Publication date: 2022-12-02

Abstract

本发明提供一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，包括：步骤S1，探测器与面源黑体距离预设距离，面源黑体设置为预设温度；步骤S2，设置积分时间，使探测器输出阱深处于预设阱深范围内，步进处于预设步进范围内；步骤S3，采集红外探测图像，像元电压随积分时间拟合得到第一像元电流表；步骤S4，扣除盲元电流，计算得到第一相对电流表；步骤S5，至少重复一次步骤S3‑S4，得到第二像元电流表和第二相对电流表；步骤S6，根据第一相对电流表和第二相对电流表判断是否为不稳定像元。有益效果：从像元电流出发，提供一种能够有效测量红外探测器不稳定像元的方法，从而准确的判断不稳定像元。

Description

基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法

技术领域

本发明涉及红外探测器测试技术领域，尤其涉及一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法。

背景技术

红外焦平面器件(infrared Focal Plane Arrays)属于红外光学系统焦平面上，可使整个视场内景物的每一个像元与一个敏感元相对应的多元平面阵列红外探测器件。目前，在军事领域得到了广泛应用，拥有巨大的市场潜力和应用前景。

红外探测器的不稳定像元对红外探测图像质量有非常大的影响。探测器通过进行两点校正，生成K、B表(Y(ij)＝K(ij)*X(ij)+B(ij))，其中，Y(ij)表示校正后的图像中第i行第j列的像元；K(ij)表示第i行第j列的像元对应的校正系数；X(ij)表示原始图像中第i行第j列的的像元；B(ij))表示第i行第j列的像元对应的补偿量。对于面源黑体均匀面，由于原始图像中电压发生了变化，校正后的图像会产生非均匀波动，而原始图像中电压发生变化的根本原因是因为像元电流Ie发生了变化，参见图1，其中，像元电流Ie变化较大的像元即为不稳定像元IeUNP。

目前，常规的周边AD均值比较法存在一定的缺陷：若一个像元的AD值发生较大(例如：大于判定阈值的8倍变化)会影响到周边8个有效像元的不稳定误判，导致不稳定元的测量准确性较差。如何准确的定量化测量不稳定像元，对探测器等级评定意义非常重大。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，包括：

步骤S1，将探测器设置为与面源黑体距离一预设距离，并将所述面源黑体设置为一预设温度；

步骤S2，调整所述探测器的积分时间，使所述探测器输出阱深于一预设阱深范围内变化，步进于一预设步进范围内变化；

步骤S3，于每一所述积分时间下分别连续采集多张图像数据，并平均生成对应于每一所述积分时间的一红外探测图像，然后对每个像元电压随所述积分时间进行线性拟合，得到第一像元电流表；

步骤S4，对所述第一像元电流表进行盲元电流的扣除，并计算得到第一相对电流表；

步骤S5，至少重复一次所述步骤S3-S4，得到第二像元电流表和第二相对电流表；

步骤S6，根据所述第一相对电流表和所述第二相对电流表判断是否为不稳定像元，并输出判断结果。

优选地，所述步骤S1中，所述预设距离不大于1cm。

优选地，所述步骤S1中，所述预设温度为25℃。

优选地，所述步骤S2中，所述预设阱深范围为10％～90％。

优选地，所述步骤S2中，所述预设步进范围为10％。

优选地，所述步骤S4中，所述第一相对电流表的计算方法包括：

计算所述第一像元电流表扣除所述盲元电流后的平均值；

根据所述第一像元电流表与所述平均值的比值得到所述第一相对电流表。

优选地，还包括：预置的一盲元表；

所述步骤S4中，根据所述盲元表进行所述盲元电流的扣除。

优选地，所述步骤S6中，具体包括：

步骤S61，计算所述第一相对电流表和所述第二相对电流表的差值；

步骤S62，计算所述差值在所述第一相对电流表的占比；

步骤S63，将所述占比与一预设阈值进行比较，在所述占比大于所述预设阈值时，对应像元的所述判断结果为不稳定像元。

优选地，所述步骤S63中，还包括：

调整所述预设阈值的大小。

本发明技术方案的优点或有益效果在于：

本发明从像元电流出发，提供一种能够有效测量红外探测器不稳定像元的方法，从而准确的判断不稳定像元。

附图说明

图1为像元电流示意图；

图2为本发明较佳实施例中，基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法的流程示意图；

图3为本发明较佳实施例中，第一相对电流表的计算方法的流程示意图；

图4为本发明较佳实施例中，步骤S6具体实施的流程示意图；

图5为本发明较佳实施例中，步骤S3中第一像元电流表具体实施的示意图；

图6为本发明较佳实施例中，步骤S5中第二像元电流表具体实施的示意图；

图7-9为本发明较佳实施例中，不同预设阈值对应的不稳定像元的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，属于红外探测器测试技术领域，如图2所示，包括：

步骤S1，将探测器设置为与面源黑体距离一预设距离，并将面源黑体设置为一预设温度；

具体的，在测试之前，首先进行测试准备，包括：面源黑体、测试工装、探测器、预置的盲元表。

作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，预设距离不大于1cm。

具体的，设置探测器的窗口距离面源黑体≤1cm。

作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，预设温度为25℃。

具体的，根据探测器的使用条件设置面源黑体的温度，优选为25℃。

步骤S2，调整探测器的积分时间，使探测器输出阱深于一预设阱深范围内变化，步进于一预设步进范围内变化；

具体的，设置探测器的初始积分时间以及积分时间的步进，使得探测器的阱深从初始积分时间以设置的步进变化。

作为优选的实施方式，其中，步骤S2中，预设阱深范围为10％～90％。

作为优选的实施方式，其中，步骤S2中，预设步进范围为10％。

具体的，探测器输出在10％～90％阱深，例如，初始积分时间设置为10％，步进设置为10％，则积分时间依次按照10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％变化。

步骤S3，于每一积分时间下分别连续采集多张图像数据，并平均生成对应于每一积分时间的一红外探测图像，然后对每个像元电压随积分时间进行线性拟合，得到第一像元电流表；

具体的，首先进行第一次采图，在每一次设定的积分时间下分别采集得到连续的若干帧图像数据，优选为采集连续的100帧图像数据，然后对该100帧图像数据平均成一张红外探测图像。

根据上述步骤S2调整的积分时间，获取得到每一次设定的积分时间对应的红外探测图像；

然后，根据所有的红外探测图像进行线性拟合，得到第一像元电压-积分时间的线性图，如图5所示，其中，该线性图的斜率即为第一像元电流表中的各个像元对应的像元电流。

步骤S4，对第一像元电流表中的像元电流进行盲元电流的扣除，并计算得到第一相对电流表；

作为优选的实施方式，其中，如图3所示，步骤S4中，第一相对电流表的计算方法包括：

计算第一像元电流表扣除盲元电流后的所有像元电流的平均值；

根据第一像元电流表的每一像元电流与平均值的比值得到第一相对电流表。

具体的，扣除盲元电流后，进行平均处理得到第一平均电流Iavg1，第一平均电流Iavg1的计算公式具体为：

其中，Iavg1表示第一平均电流；M表示像元总行数，N表示像元总列数，Be表示扣除的盲元的个数；I(ij)1表示第一像元电流表中第i行第j列的像元电流。

然后，根据下述公式计算得到第一相对电流表中的每一个相对电流：

其中，rI(ij)1表示第一相对电流表中第i行第j列的相对电流。

作为优选的实施方式，其中，还包括：预置的一盲元表；

步骤S4中，根据盲元表进行盲元电流的扣除。

步骤S5，至少重复一次步骤S3-S4，得到第二像元电流表和第二相对电流表；

具体的，然后进行第二次采图，其采图方式、第二像元电流表和第二相对电流表的处理方式与步骤S3-S4相同，在此不再赘述。最终拟合得到的第二像元电压-积分时间的线性图，如图6所示，其中，该线性图的斜率即为第二像元电流表中的各个像元对应的像元电流。

其中，第二平均电流Iavg2的计算公式具体为：

其中，Iavg2表示第二平均电流；I(ij)2表示第二像元电流表中第i行第j列的像元电流。

第二相对电流rI(ij)2的计算公式具体为：

其中，rI(ij)2表示第二相对电流表中第i行第j列的相对电流。

步骤S6，根据第一相对电流表中的像元电流和第二相对电流表中对应的像元电流判断是否为不稳定像元，并输出判断结果。

作为优选的实施方式，其中，如图4所示，步骤S6中，具体包括：

步骤S61，计算第一相对电流表中的相对电流和第二相对电流表中对应的相对电流的差值；

步骤S62，计算差值在上述第一相对电流表中的相对电流的占比；

步骤S63，将占比与一预设阈值进行比较，在占比大于预设阈值时，对应像元的判断结果为不稳定像元。

具体的，通过上述步骤计算得到差值在第一相对电流表的占比，即为像元相对电流的变化率：

其中，rI(ij)1表示第一相对电流表中第i行第j列的相对电流；rI(ij)2表示第二相对电流表中第i行第j列的相对电流。

然后，通过设置的阈值进行不稳定像元的筛选，像元相对电流的变化率(即占比)超过阈值的即为不稳定像元，基于像元相对电流的判断方法，从而准确的判断不稳定像元。

作为优选的实施方式，其中，步骤S63中，还包括：

调整预设阈值的大小。

具体的，在本实施例中，还可通过调整不同大小的预设阈值，从而筛选不同阱深深度的不稳定元。优选的，预设阈值的具体数值可根据实际需要设置，在此不做限定。

如图7所示，设置预设阈值为0.40％，此时筛选得到不稳定像元包括51个；如图8所示，设置预设阈值为0.35％，此时筛选得到不稳定像元包括69个；如图9所示，设置预设阈值为0.30％，此时筛选得到不稳定像元包括128个。

表1为图7-9中预设阈值对应的部分不稳定像元的判断结果

上述表1中，Iavg1表示第一平均电流；I(ij)1表示第一像元电流表中第i行第j列的像元电流；rI(ij)1表示第一相对电流表中第i行第j列的相对电流；Iavg2表示第二平均电流；I(ij)2表示第二像元电流表中第i行第j列的像元电流；rI(ij)2表示第二相对电流表中第i行第j列的相对电流；Pth表示上述预设阈值；√表示稳定像元；×表示不稳定像元。

从上述表1和图7-9中可以看出，预设阈值的大小不同，对应的不稳定像元的判断结果也有所不同。预设阈值越小，筛选得到的对应像元的相对电流变化率也越小，即筛选的阱深深度越深，进一步提升了判断不稳定像元的准确性。

采用本发明技术方案具有如下优点或有益效果：从像元电流出发，提供一种能够有效测量红外探测器不稳定像元的方法，从而准确的判断不稳定像元。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设距离不大于1cm。

3.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设温度为25℃。

4.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述预设阱深范围为10％～90％。

5.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述预设步进范围为10％。

6.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述第一相对电流表的计算方法包括：

计算所述第一像元电流表扣除所述盲元电流后的平均值；

7.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，还包括：预置的一盲元表；

所述步骤S4中，根据所述盲元表进行所述盲元电流的扣除。

8.根据权利要求1所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S6中，具体包括：

步骤S62，计算所述差值在所述第一相对电流表的占比；

9.根据权利要求8所述的基于相对电流的红外焦平面器件的不稳定像元测试方法，其特征在于，所述步骤S63中，还包括：

调整所述预设阈值的大小。