CN116642597A - 红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，属于红外成像技术领域。本发明实现方法为：构建非制冷红外焦平面探测器结合红外滤光片的非制冷红外成像系统，建立红外辐射传输模型，将辐射至探测器焦平面的杂散辐射分为滤光片自身辐射、经过滤光片反射的探测器自身辐射、经过滤光片的壳体辐射和未经过滤光片的壳体辐射四部分。采用辐射转换角方法，分别计算各部分杂散辐照度。采用两点校正方法，依次计算探测器全响应波段的乘性增益与加性增益，计算杂散辐射的响应信号，计算有效滤光波段乘性增益，进而得到校正后的入射辐射理想响应信号，即基于红外滤光片杂散辐射模型实现非制冷红外非均匀性校正。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，属于红外成像技术领域。
背景技术
非制冷红外焦平面探测器(Infrared Focal Plane Array，红外焦平面探测器)在军事和民用领域具有广泛的应用，随着红外焦平面探测器性能的不断提升，其应用领域也不断拓展，不仅在传统军事应用领域，而且在诸如电力系统故障检测、消防预警、医学辅助诊断、工业气体泄漏检测等民用领域展现广泛的应用前景。
在工业气体泄漏非制冷红外成像检测系统中，通常采用宽波段非制冷红外焦平面探测器+窄带红外滤光片的成像模式。由于该类成像系统加入了和气体吸收带相匹配的红外滤光片，对成像系统性能产生重要影响，导致成像系统的信号响应发生较大变化。考虑到红外滤光片所引入的自身辐射及反射杂散辐射影响，会在非制冷红外焦平面探测器成像光路中形成固定图案噪声，详见后发明内容。基于传统的两点校正方法可以在一定的辐射范围内保证非制冷红外焦平面探测器像元的均匀性，但不能很好消除引入的杂散辐射，不能获取准确的场景辐射响应。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，在两点定标校正的基础上，减去定量杂散辐射分布，在提高红外图像的均匀性的同时，降低红外滤光片辐射等杂散辐射所带来的影响，以获得更佳的红外图像质量，同时便于后续对图像的定量分析。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，构建非制冷红外焦平面探测器结合红外滤光片的非制冷红外成像系统，建立红外辐射传输模型，将辐射至探测器焦平面的杂散辐射分为滤光片自身辐射、经过滤光片反射的探测器自身辐射、经过滤光片的壳体辐射和未经过滤光片的壳体辐射四部分。采用辐射转换角方法，分别仿真计算各部分杂散辐照度。采用两点校正方法，分别采集不含红外镜头及滤光片的成像系统和完整成像系统在高、低温黑体辐射源的输出图像，同时读取探测器温度，依次计算探测器全响应波段的乘性增益与加性增益，计算杂散辐射的响应信号，计算有效滤光波段乘性增益，进而得到校正后的入射辐射理想响应信号，即基于红外滤光片杂散辐射模型实现非制冷红外非均匀性校正。
本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，基于红外滤光片杂散辐射模型进行非制冷红外非均匀性校正，包括如下步骤：
步骤1：构建非制冷红外焦平面探测器结合红外滤光片的非制冷红外成像系统，并建立所述成像系统的红外辐射传输模型。所述红外辐射传输模型将非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐射分为两部分，其中一部分为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度，另一部分为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面上的辐照度。所述内部杂散辐射包括红外滤光片自身辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度，并有针对性地划分构建各类杂散辐射模型。
所述结合红外滤光片的非制冷红外成像系统包括红外镜头、红外滤光片、非制冷红外焦平面探测器及壳体。基于该成像系统，建立红外辐射传输模型，非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐照度包括为两部分，如公式(1)所示：
E(λ)＝E0(λ)+En(λ) (1)
其中E0(λ)为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面探测器上的辐照度，En(λ)为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度。
成像系统内部杂散辐射En(λ)由来自壳体、红外镜头、红外滤光片的自身红外辐射和红外滤光片反射的红外辐射。所述杂散辐射模型的表达式由公式(2)表示：
其中，En1(λ)为红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面的辐照度，En2(λ)为非制冷红外焦平面自身辐射经过红外滤光片反射到非制冷红外焦平面的辐照度，壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度，为壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度。En1(λ)、En2(λ)、 将在步骤2中分别计算得出。
步骤2：依照步骤1所划分各类杂散辐射模型，采用辐射度学的辐射转换角方法，分别描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀辐射噪声。
步骤2.1：建立红外滤光片自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器的辐照度En1(λ)。
采用辐射度学的辐射转换角方法，描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀性噪声。在辐射度学中，定义朗伯扩展源1辐射被曲面2接收的辐射能Φ1-2为：
其中，Φ1＝M1A1为A1的辐射通量；M1为A1的辐射出射度；θ1和θ2分别为面元dA1和dA2的法线与传输方向的夹角；l为面元dA1到dA2的距离；A1和A2分别为表面1和表面2的面积；F12定义为辐射转换角系数，代表一个表面1发射到达表面2的辐射能量占总能量的份额，表示表面几何关系对辐射换热的影响，是一个重要的参数。
依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器任意像元的空间几何模型，沿红外滤光片圆盘轴心(原点)建立坐标系O2XYZ，且XY轴分别与红外焦平面探测器像元方向一致。红外焦平面探测器为有限面源A1，半径为r的圆形红外滤光片为有限面源A2，A1与A2平行，且两者的几何中心连线分别过A1和A2的对称中心，z轴由O2指向O1，间隔距离为z＝h；非制冷红外焦平面探测器沿像元阵列xy方向与红外滤光片XY的方向一致，非制冷红外焦平面探测器像元数为M·N，单个像元面积dA1＝Δx·Δy，光敏面尺寸A1＝NΔx·MΔy；(i,j)探测单元中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2),其中i＝-M/2,-M/2-1,…,-1,0,1,2,…,M/2-1；j＝-N/2,-N/2-1,…,-1,0,1,2,…,N/2-1)。X，Y轴在红外滤光片上，位于红外滤光片(X＝rcosθ,Y＝rsinθ,0)处的微面元dA2＝rdθdr与(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元dA1之间的距离l(i,j)为：
α,β分别表示为l(i,j)与两平面法线的夹角，且cosα(i,j)＝cosβ(i,j)＝h/l(i,j)。
根据式(3)，红外滤光片A2对于红外焦平面探测器上像元微元的dA1的辐射转换角系数为：
在半球空间中，红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
其中，A表示非制冷红外焦平面探测器像元面积；Tf为红外滤光片温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段上下限；RD为光谱响应度；εf(λ)为红外滤光片光谱辐射系数；M2(T,λ)为温度T的普朗克公式。
步骤2.2：建立非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，等效于二倍距离非制冷红外焦平面探测器镜像至非制冷红外焦平面探测器，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐照度En2(λ)。
红外滤光片具有一定的反射率，非制冷红外焦平面探测器在工作时产生的辐射会被红外滤光片反射回非制冷红外焦平面探测器，相当于距离2h的非制冷红外焦平面探测器镜像的辐射经过红外滤光片反射光谱的滤波调制，辐射到红外焦平面探测器的各像元面上。以非制冷红外焦平面探测器镜像中心为原点，建立坐标系O2XYZ，x，y轴在非制冷红外焦平面探测器镜像上，z轴由O2指向O1，此时(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元的中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2)。位于非制冷红外焦平面探测器镜像(x,y,0)的微面元dA2＝dxdy与非制冷红外焦平面探测器元dA1之间距离为l为：
其中，i＝-M/2，-M/2-1,…,1,2,…,M/2-1；j＝-N/2，-N/2-1,…,1,2,…,N/2-1；s＝2；i,j取正整数；α,β分别为l与两平面法线的夹角，cosα＝cosβ＝s/l＝2h/l。根据定义，根据式(3)有：
此时，非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
式中，Td为非制冷红外焦平面探测器温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段的上下限；εd(λ)为非制冷红外焦平面探测器的辐射系数；ρf(λ)为红外滤光片的反射光谱辐射系数。
步骤2.3：建立热像仪壳体自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，分为热像仪壳体自身辐射透过红外滤光片和未经过红外滤光片至非制冷红外焦平面探测器的辐照度，依照壳体、红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度
热像仪壳体辐射分为壳体辐射透过红外滤光片到达非制冷红外焦平面探测器与壳体辐射直接到达非制冷红外焦平面探测器。经过红外滤光片的壳体辐射对应的辐射角系数
其中，fl/Dl为镜头F数，故热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
其中，τf为红外滤光片透过率；εk(λ)为壳体光谱辐射系数；Tk为壳体温度。
非制冷红外焦平面探测器像元从全部的半球空间接收辐射，壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
步骤2.4：根据步骤一构建的构建各类杂散辐射模型，结合步骤2.1、2.2、2.3得到非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)；
由式(2)(6)(9)(11)(12)得非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)。
步骤3：由步骤1和步骤2中模型所得目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度与成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度，推导经过非制冷红外焦平面探测器信号转换后产生的信号。
基于黑体辐射原理，得到非制冷红外焦平面探测器接收黑体辐射经过红外镜头、红外滤光片及红外焦平面探测器窗口后产生的信号为：
其中，D*为归一化探测率，s'(f0)为系统基频噪声功率谱，A为非制冷红外焦平面探测器单元面积。τl(λ)、τf(λ)、τw(λ)分别为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率，[λ1,λ2]为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率光谱所确定的光谱范围，fN为光学系统F数。
同理，得到非制冷红外焦平面探测器接收成像系统内部杂散辐射经红外焦平面探测器窗口后产生的信号为：
步骤4：去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，采用非制冷红外焦平面探测器两点校正方法，在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度下非制冷红外焦平面探测器的输出图像，并根据非制冷红外焦平面探测器两点校正方法构建两点校正模型，通过两点校正模型计算得出红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)。
在热成像系统的工作温度范围内，红外焦平面探测器的像元对红外辐射值的响应近似为线性的。所以，对于M×N大小的红外焦平面探测器，第k帧的读出信号yk(i,j)为：
yk(i,j)＝a(i,j)×xk(i,j)+b(i,j)+nk(i,j) (15)
其中，xk(i,j)是探测元(i,j)接收的红外辐射产生的信号；a(i,j)是乘性非均匀噪声；b(i,j)是加性非均匀噪声；nk(i,j)是随机噪声。
采用两点校正方法，去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，对红外焦平面探测器进行黑体辐射校正，在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度。
分别在黑体辐射源高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝a(i,j)×x(tH)+b(i,j) (16)
yL(i,j)＝a(i,j)×x(tL)+b(i,j) (17)
得到红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)为：
其中，x(tH)和x(tL)用所有探测单元响应的均值代替。
步骤5：参照步骤4方法，对步骤1所述成像系统进行参考黑体辐射源的辐射校正。在成像系统工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度下非制冷红外焦平面探测器的输出图像。由步骤3所得辐射转换后的信号，将目标辐射信号与杂散辐射信号带入步骤4两点校正模型中，得到成像系统有效滤光波段响应乘性增益，进而获取校正后的入射辐射理想响应信号，即基于红外滤光片杂散辐射模型实现非制冷红外非均匀性校正。
对于含红外滤光片的热成像系统，探测元(i,j)获得的辐射信号为场景入射辐射与成像系统内杂散辐射之和的信号，即
xk(i,j)＝xinput(i,j)+xnoise(i,j)＝V0(i,j)+Vn(i,j) (20)
忽略随机噪声的影响，有
由于光路中光谱透过率不同，场景入射辐射与内部杂散辐射波段存在差异，则对于场景入射辐射的增益系数aλ(i,j)为有效滤光波段选择的。成像系统稳定工作时，内部杂散辐射不受入射场景辐射影响，故Vn(i,j)为固定值，且增益系数与非制冷红外焦平面探测器全波段增益系数一致。
基于参考源的两点校正算法过程为：分别在高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝aλ(i,j)×VH(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (22)
yL(i,j)＝aλ(i,j)×VL(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (23)
则
则校正后入射辐射理想响应信号为：
有益效果：
1、本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，基于红外滤光片杂散辐射模型，将红外成像系统内部杂散辐射细化分为红外滤光片自身辐射到探测器的辐照度、探测器自身辐射经过红外滤光片的反射到探测器的辐照度、壳体辐射经过红外滤光片在探测器的辐照度和壳体辐射未经过红外滤光片在探测器的辐照度，完善红外滤光片杂散辐射模型，便于分类计算各类杂散辐射，提高杂散辐射模型的准确性，通过减去定量杂散辐射分布，在提高红外图像的均匀性的同时，降低红外滤光片辐射等杂散辐射所带来的影响，以获得更佳的图像质量，同时便于后续对图像的定量分析。
2、本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，针对不同波段非制冷红外焦平面探测器响应不同的特点，分别获取成像系统全光谱响应乘性增益与有效滤光波段响应乘性增益，采用两点校正方法，分别采集不含红外镜头及滤光片的成像系统和完整成像系统在高、低温黑体辐射源的输出图像，同时读取探测器温度，依次计算探测器全响应波段的乘性增益与加性增益，计算杂散辐射的响应信号，计算有效滤光波段乘性增益，进而获取校正后的入射辐射理想响应信号，提高对非制冷红外成像系统的非均匀性校正精度。
3、本发明公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，采用辐射度学的辐射转换角方法计算成像系统内部杂散辐射，实现准确定量计算红外成像系统内部杂散辐射，便于后续对图像的定量分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为基于红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法流程；
图2为宽波段非制冷红外焦平面探测器+窄带红外滤光片成像模式；
图3为两微元面间的辐射示意图；
图4为红外滤光片至非制冷红外焦平面探测器任意像元的辐射模型图；
图5为非制冷红外焦平面探测器镜像至非制冷红外焦平面探测器任意像元的空间模型示意图；
图6为差分式光谱滤波红外成像系统红外滤光片的光谱波段及转轮示意图；
图7为黑体温度40℃时经过2号红外滤光片的红外焦平面探测器靶面平面(XY方向)辐照度分布；
图8为6个红外滤光片通道的红外焦平面探测器中心辐射仿真；
图9为6个红外滤光片通道的红外焦平面探测器中心辐射实测；
图10为6个红外滤光片通道的图像校正前后对比。
具体实施方法
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例中，差分式光谱滤波红外成像系统为自研仪器；非制冷红外焦平面探测器购自烟台艾睿光电科技有限公司，型号为LA6110-PL16113S00。非制冷红外焦平面探测器具体参数为：非制冷红外焦平面探测器材料为氧化钒，响应波段：3-12μm，像元规模为640*512，像元尺寸17μm，NETD(噪声等效温差)<30mK。黑体辐射面源选择以色列CI系统公司的SR-800N-7D，该黑体辐射面源作为均匀背景并通过其控制器控制背景温度。黑体具体参数如表1所示：
表1黑体辐射面源具体参数设置
| 参数名称 | 参数值 |
| 发射面尺寸 | 7^”×7” |
| 绝对温度范围 | 5℃-9℃ |
| 温度精度 | 0.007℃@0＜T＜50℃、0.015℃@0T>50℃ |
| 温度稳定性 | ±0.003℃@ΔT＜±10℃ |
| 设置及读出分辨率 | 0.001℃ |
| 发射率 | 0.97±0.02 |
| 非均匀性 | ±0.015℃@温度1℃，辐射面中心区域80％面积 |
本发明实施例中的实验操作系统主体包含差分式光谱滤波气体泄漏红外成像系统、黑体及其控制面板、上位机。本发明实施例中提供的差分式光谱滤波气体泄漏红外成像系统及其非均匀性校正方法，利用差分式光谱滤波气体泄漏红外成像系统进行实验，操作者利用上位机进行采图，后期使用matlab进行数据处理。需要统计的信息包括：黑体温度283～343K(每次调整5℃)，每个温度下所采集图像的平均灰度值，以及差分式光谱滤波气体泄漏红外成像系统内部环境温度及焦平面温度。以横坐标为温度，纵坐标为平均灰度值作图，可以得到校正前的响应曲线，如图8所示。
红外滤光片的光谱波段如图6所示，LP表示高通红外滤光片，BP表示带通红外滤光片，SP表示低通红外滤光片，各红外滤光片对应通道为：1通道BP-6-12μm，2通道LP-7490-nm，3通道LP-8110-nm，4通道LP-9000-nm，5通道LP-10000-nm，6通道SP-11000-nm。透射率τ(λ)、反射率ρ(λ)、吸收率α(λ)是表征物体或材料性质的重要参数，且满足τ(λ)+ρ(λ)+α(λ)＝1。其中，α(λ)＝ε(λ)，表示灰体辐射吸收率与辐射发射率相等。各滤光片透过率光谱、反射率光谱已通过厂家获知或第三方检测机构检测获知，辐射发射率(或吸收率)光谱则易知。
表2实施例中实际参数
如图1所示，本实施例公开的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，实现步骤如下：
步骤1：构建非制冷红外焦平面探测器结合红外滤光片的非制冷红外成像系统，并建立所述成像系统的红外辐射传输模型。所述红外辐射传输模型将非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐射分为两部分，其中一部分为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度，另一部分为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面上的辐照度。所述内部杂散辐射包括红外滤光片自身辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度，并有针对性地划分构建各类杂散辐射模型。
如图2所示，所述结合红外滤光片的非制冷红外成像系统包括红外镜头、红外滤光片、非制冷红外焦平面探测器及壳体。基于该成像系统，建立红外辐射传输模型，非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐照度包括为两部分，如公式(1)所示：
E(λ)＝E0(λ)+En(λ) (1)
其中E0(λ)为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面探测器上的辐照度，En(λ)为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度。
成像系统内部杂散辐射En(λ)由来自壳体、红外镜头、红外滤光片的自身红外辐射和红外滤光片反射的红外辐射。所述杂散辐射模型的表达式由公式(2)表示：
其中，En1(λ)为红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面的辐照度，En2(λ)为非制冷红外焦平面自身辐射经过红外滤光片反射到非制冷红外焦平面的辐照度，壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度，为壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度。En1(λ)、En2(λ)、 将在步骤2中分别计算得出。
步骤2：依照步骤1所划分各类杂散辐射模型，采用辐射度学的辐射转换角方法，分别描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀辐射噪声。
步骤2.1：建立红外滤光片自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器的辐照度En1(λ)。
采用辐射度学的辐射转换角方法，描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀性噪声。如图3所示，在辐射度学中，定义朗伯扩展源1辐射被曲面2接收的辐射能Φ1-2为：
其中，Φ1＝M1A1为A1的辐射通量；M1为A1的辐射出射度；θ1和θ2分别为面元dA1和dA2的法线与传输方向的夹角；l为面元dA1到dA2的距离；A1和A2分别为表面1和表面2的面积；F12定义为辐射转换角系数，代表一个表面1发射到达表面2的辐射能量占总能量的份额，表示表面几何关系对辐射换热的影响，是一个重要的参数。
依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器任意像元的空间几何模型，沿红外滤光片圆盘轴心(原点)建立坐标系O2XYZ(如图4所示)，且XY轴分别与红外焦平面探测器像元方向一致。红外焦平面探测器为有限面源A1，半径为r的圆形红外滤光片为有限面源A2，A1与A2平行，且两者的几何中心连线分别过A1和A2的对称中心，z轴由O2指向O1，间隔距离为z＝h；非制冷红外焦平面探测器沿像元阵列xy方向与红外滤光片XY的方向一致，非制冷红外焦平面探测器像元数为M·N，单个像元面积dA1＝Δx·Δy，光敏面尺寸A1＝NΔx·MΔy；(i,j)探测单元中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2),其中i＝-M/2,-M/2-1,…,-1,0,1,2,…,M/2-1；j＝-N/2,-N/2-1,…,-1,0,1,2,…,N/2-1)。X，Y轴在红外滤光片上，位于红外滤光片(X＝rcosθ,Y＝rsinθ,0)处的微面元dA2＝rdθdr与(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元dA1之间的距离l(i,j)为：
α,β分别表示为l(i,j)与两平面法线的夹角，且cosα(i,j)＝cosβ(i,j)＝h/l(i,j)。
根据式(3)，红外滤光片A2对于红外焦平面探测器上像元微元的dA1的辐射转换角系数为：
在半球空间中，红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
其中，A表示非制冷红外焦平面探测器像元面积；Tf为红外滤光片温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段上下限；RD为光谱响应度；εf(λ)为红外滤光片光谱辐射系数；M2(T,λ)为温度T的普朗克公式。
步骤2.2：建立非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，等效于二倍距离非制冷红外焦平面探测器镜像至非制冷红外焦平面探测器，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐照度En2(λ)。
红外滤光片具有一定的反射率，非制冷红外焦平面探测器在工作时产生的辐射会被红外滤光片反射回非制冷红外焦平面探测器，相当于距离2h的非制冷红外焦平面探测器镜像的辐射经过红外滤光片反射光谱的滤波调制，辐射到红外焦平面探测器的各像元面上。如图5所示，以非制冷红外焦平面探测器镜像中心为原点，建立坐标系O2XYZ，x，y轴在非制冷红外焦平面探测器镜像上，z轴由O2指向O1，此时(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元的中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2)。位于非制冷红外焦平面探测器镜像(x,y,0)的微面元dA2＝dxdy与非制冷红外焦平面探测器元dA1之间距离为l为：
其中，i＝-M/2，-M/2-1,…,1,2,…,M/2-1；j＝-N2，-N/2-1,…,1,2,…,N/2-1；s＝2；i,j取正整数；α,β分别为l与两平面法线的夹角，cosα＝cosβ＝s/l＝2h/l。根据定义，根据式(3)有：
此时，非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
式中，Td为非制冷红外焦平面探测器温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段的上下限；εd(λ)为非制冷红外焦平面探测器的辐射系数；ρf(λ)为红外滤光片的反射光谱辐射系数。
步骤2.3：建立热像仪壳体自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，分为热像仪壳体自身辐射透过红外滤光片和未经过红外滤光片至非制冷红外焦平面探测器的辐照度，依照壳体、红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度
热像仪壳体辐射分为壳体辐射透过红外滤光片到达非制冷红外焦平面探测器与壳体辐射直接到达非制冷红外焦平面探测器。经过红外滤光片的壳体辐射对应的辐射角系数
其中，fl/Dl为镜头F数，故热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
其中，τf为红外滤光片透过率；εk(λ)为壳体光谱辐射系数；Tk为壳体温度。
非制冷红外焦平面探测器像元从全部的半球空间接收辐射，壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
由式(2)(6)(9)(11)(12)得非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)。
步骤3：由步骤1和步骤2中模型所得目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度与成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度，推导经过非制冷红外焦平面探测器信号转换后产生的信号(探测器中心辐射转换信号仿真结果如图8所示)。
基于黑体辐射原理，得到非制冷红外焦平面探测器接收黑体辐射经过红外镜头、红外滤光片及红外焦平面探测器窗口后产生的信号为(如图7所示)：
其中，D*为归一化探测率，s'(f0)为系统基频噪声功率谱，A为非制冷红外焦平面探测器单元面积。τl(λ)、τf(λ)、τw(λ)分别为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率，[λ1,λ2]为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率光谱所确定的光谱范围，fN为光学系统F数。
同理，得到非制冷红外焦平面探测器接收成像系统内部杂散辐射经红外焦平面探测器窗口后产生的信号为：
步骤4：去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，采用非制冷红外焦平面探测器两点校正方法，将非制冷红外焦平面探测器面阵正对黑体，距离不大于黑体辐射面尺寸；差分光谱滤波式红外成像仪开机工作，工作一段时间(不小于1小时)，控制差分光谱滤波式红外热像仪温度恒定后，开始后续测试标定工作；在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度283～343K(每次调整5℃)下非制冷红外焦平面探测器的输出图像，并根据非制冷红外焦平面探测器两点校正方法构建两点校正模型，通过两点校正模型计算得出红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)。
在热成像系统的工作温度范围内，红外焦平面探测器的像元对红外辐射值的响应近似为线性的。所以，对于M×N大小的红外焦平面探测器，第k帧的读出信号yk(i,j)为：
yk(i,j)＝a(i,j)×xk(i,j)+b(i,j)+nk(i,j) (15)
其中，xk(i,j)是探测元(i,j)接收的红外辐射产生的信号；a(i,j)是乘性非均匀噪声；b(i,j)是加性非均匀噪声；nk(i,j)是随机噪声。
采用两点校正方法，去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，对红外焦平面探测器进行黑体辐射校正，在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度。
分别在黑体辐射源高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝a(i,j)×x(tH)+b(i,j) (16)
yL(i,j)＝a(i,j)×x(tL)+b(i,j) (17)
得到红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)为：
其中，x(tH)和x(tL)用所有探测单元响应的均值代替。
步骤5：参照步骤4方法，对步骤1所述成像系统进行参考黑体辐射源的辐射校正。加装前端光学系统，黑体和差分式光谱滤波气体泄漏红外成像系统按照平行光路进行放置，距离200mm左右，差分光谱滤波式红外成像仪对准黑体辐射面，使得成像视场不大于黑体面源。在成像系统工作稳定后(开机工作时间不小于1小时)，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度283～343K(每次调整5℃)下非制冷红外焦平面探测器的输出图像，分别采集通道1至通道6的黑体辐射响应，取多帧14bit原始数据(不同通道探测器中心响应实测信号如图9所示)。由步骤3所得辐射转换后的信号，将目标辐射信号与杂散辐射信号带入步骤4两点校正模型中，得到成像系统有效滤光波段响应乘性增益，进而获取校正后的入射辐射理想响应信号，即基于红外滤光片杂散辐射模型实现非制冷红外非均匀性校正(校正前后图像如图10所示)。
对于含红外滤光片的热成像系统，探测元(i,j)获得的辐射信号为场景入射辐射与成像系统内杂散辐射之和的信号，即
xk(i,j)＝xinput(i,j)+xnoise(i,j)＝V0(i,j)+Vn(i,j) (20)
忽略随机噪声的影响，有
由于光路中光谱透过率不同，场景入射辐射与内部杂散辐射波段存在差异，则对于场景入射辐射的增益系数aλ(i,j)为有效滤光波段选择的。成像系统稳定工作时，内部杂散辐射不受入射场景辐射影响，故Vn(i,j)为固定值，且增益系数与非制冷红外焦平面探测器全波段增益系数一致。
基于参考源的两点校正算法过程为：分别在高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝aλ(i,j)×VH(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (22)
yL(i,j)＝aλ(i,j)×VL(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (23)
则
则校正后入射辐射理想响应信号为：
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：基于红外滤光片杂散辐射模型进行非制冷红外非均匀性校正，包括如下步骤，
步骤1：构建非制冷红外焦平面探测器结合红外滤光片的非制冷红外成像系统，并建立所述成像系统的红外辐射传输模型；所述红外辐射传输模型将非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐射分为两部分，其中一部分为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度，另一部分为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面上的辐照度；所述内部杂散辐射包括红外滤光片自身辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度、壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度，并有针对性地划分构建各类杂散辐射模型；
步骤2：依照步骤1所划分各类杂散辐射模型，采用辐射度学的辐射转换角方法，分别描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀辐射噪声；
步骤2.1：建立红外滤光片自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器的辐照度En1(λ)；
步骤2.2：建立非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，等效于二倍距离非制冷红外焦平面探测器镜像至非制冷红外焦平面探测器，依照红外滤光片与非制冷红外焦平面的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导非制冷红外焦平面自身辐射经红外滤光片反射至非制冷红外焦平面探测器的辐照度En2(λ)；
步骤2.3：建立热像仪壳体自身辐射至非制冷红外焦平面探测器的辐射模型，分为热像仪壳体自身辐射透过红外滤光片和未经过红外滤光片至非制冷红外焦平面探测器的辐照度，依照壳体、红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器的空间几何关系，采用辐射度学的辐射转换角方法，推导热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度和壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度
步骤2.4：根据步骤一构建的构建各类杂散辐射模型，结合步骤2.1、2.2、2.3得到非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)；
步骤3：由步骤1和步骤2中模型所得目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面上的辐照度与成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度，推导经过非制冷红外焦平面探测器信号转换后产生的信号；
步骤4：去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，采用非制冷红外焦平面探测器两点校正方法，在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度下非制冷红外焦平面探测器的输出图像，并根据非制冷红外焦平面探测器两点校正方法构建两点校正模型，通过两点校正模型计算得出红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)；
步骤5：参照步骤4方法，对步骤1所述成像系统进行参考黑体辐射源的辐射校正；在成像系统工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度，并获取黑体辐射源不同温度下非制冷红外焦平面探测器的输出图像；由步骤3所得辐射转换后的信号，将目标辐射信号与杂散辐射信号带入步骤4两点校正模型中，得到成像系统有效滤光波段响应乘性增益，进而获取校正后的入射辐射理想响应信号，即基于红外滤光片杂散辐射模型实现非制冷红外非均匀性校正。
2.如权利要求1所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤1中，
所述结合红外滤光片的非制冷红外成像系统包括红外镜头、红外滤光片、非制冷红外焦平面探测器及壳体；基于该成像系统，建立红外辐射传输模型，非制冷红外焦平面探测器所接收红外辐照度包括为两部分，如公式(1)所示：
E(λ)＝E0(λ)+En(λ) (1)
其中E0(λ)为目标热辐射经过红外镜头、红外滤光片聚焦到非制冷红外焦平面探测器上的辐照度，En(λ)为成像系统内部杂散辐射到非制冷红外焦平面探测器的辐照度；
成像系统内部杂散辐射En(λ)由来自壳体、红外镜头、红外滤光片的自身红外辐射和红外滤光片反射的红外辐射；所述杂散辐射模型的表达式由公式(2)表示：
其中，En1(λ)为红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面的辐照度，En2(λ)为非制冷红外焦平面自身辐射经过红外滤光片反射到非制冷红外焦平面的辐照度，壳体辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度，为壳体辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面的辐照度；En1(λ)、En2(λ)、将在步骤2中分别计算得出。
3.如权利要求2所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤2.1实现方法为，
采用辐射度学的辐射转换角方法，描述各类杂散辐射对非制冷红外焦平面探测器带来的非均匀性噪声；在辐射度学中，定义朗伯扩展源1辐射被曲面2接收的辐射能Φ1-2为：
其中，Φ1＝M1A1为A1的辐射通量；M1为A1的辐射出射度；θ1和θ2分别为面元dA1和dA2的法线与传输方向的夹角；l为面元dA1到dA2的距离；A1和A2分别为表面1和表面2的面积；F12定义为辐射转换角系数，代表一个表面1发射到达表面2的辐射能量占总能量的份额，表示表面几何关系对辐射换热的影响；
依照红外滤光片与非制冷红外焦平面探测器任意像元的空间几何模型，沿红外滤光片圆盘轴心建立坐标系O2XYZ，且XY轴分别与红外焦平面探测器像元方向一致；红外焦平面探测器为有限面源A1，半径为r的圆形红外滤光片为有限面源A2，A1与A2平行，且两者的几何中心连线分别过A1和A2的对称中心，z轴由O2指向O1，间隔距离为z＝h；非制冷红外焦平面探测器沿像元阵列xy方向与红外滤光片XY的方向一致，非制冷红外焦平面探测器像元数为M·N，单个像元面积dA1＝Δx·Δy，光敏面尺寸A1＝NΔx·MΔy；(i,j)探测单元中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2),其中i＝-M/2,-M/2-1,…,-1,0,1,2,…,M/2-1；j＝-N/2,-N/2-1,…,-1,0,1,2,…,N/2-1)；X，Y轴在红外滤光片上，位于红外滤光片(X＝rcosθ,Y＝rsinθ,0)处的微面元dA2＝rdθdr与(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元dA1之间的距离l(i,j)为：
α,β分别表示为l(i,j)与两平面法线的夹角，且cosα(i,j)＝cosβ(i,j)＝h/l(i,j)；
根据式(3)，红外滤光片A2对于红外焦平面探测器上像元微元的dA1的辐射转换角系数为：
在半球空间中，红外滤光片自身辐射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
其中，A表示非制冷红外焦平面探测器像元面积；Tf为红外滤光片温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段上下限；RD为光谱响应度；εf(λ)为红外滤光片光谱辐射系数；M2(T,λ)为温度T的普朗克公式。
4.如权利要求3所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤2.2实现方法为，
红外滤光片具有反射率，非制冷红外焦平面探测器在工作时产生的辐射会被红外滤光片反射回非制冷红外焦平面探测器，相当于距离2h的非制冷红外焦平面探测器镜像的辐射经过红外滤光片反射光谱的滤波调制，辐射到红外焦平面探测器的各像元面上；以非制冷红外焦平面探测器镜像中心为原点，建立坐标系O2XYZ，x，y轴在非制冷红外焦平面探测器镜像上，z轴由O2指向O1，此时(i,j)非制冷红外焦平面探测器单元的中心为(xi＝iΔx-Δx/2,yj＝jΔy-Δy/2)；位于非制冷红外焦平面探测器镜像(x,y,0)的微面元dA2＝dxdy与非制冷红外焦平面探测器元dA1之间距离为l为：
其中，i＝-M/2，-M/2-1,…,1,2,…,M/2-1；j＝-N/2，-N/2-1,…,1,2,…,N/2-1；s＝2；i,j取正整数；α,β分别为l与两平面法线的夹角，cosα＝cosβ＝s/l＝2h/l；根据定义，根据式(3)有：
此时，非制冷红外焦平面探测器自身辐射经过红外滤光片的反射在非制冷红外焦平面探测器像元的辐照度为：
式中，Td为非制冷红外焦平面探测器温度；[λmin,λmax]为宽波段非制冷红外焦平面探测器有效波段的上下限；εd(λ)为非制冷红外焦平面探测器的辐射系数；ρf(λ)为红外滤光片的反射光谱辐射系数。
5.如权利要求4所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤2.4：非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)；
热像仪壳体辐射分为壳体辐射透过红外滤光片到达非制冷红外焦平面探测器与壳体辐射直接到达非制冷红外焦平面探测器；经过红外滤光片的壳体辐射对应的辐射角系数
其中，fl/Dl为镜头F数，故热像仪壳体自身辐射经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
其中，τf为红外滤光片透过率；εk(λ)为壳体光谱辐射系数；Tk为壳体温度；
非制冷红外焦平面探测器像元从全部的半球空间接收辐射，壳体自身辐射未经过红外滤光片在非制冷红外焦平面探测器的辐照度为：
6.如权利要求5所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤2.4实现方法为，
由式(2)(6)(9)(11)(12)得非制冷红外焦平面探测器成像光路中红外滤光片的固定图案噪声En(λ)；
7.如权利要求6所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤3实现方法为，
基于黑体辐射原理，得到非制冷红外焦平面探测器接收黑体辐射经过红外镜头、红外滤光片及红外焦平面探测器窗口后产生的信号为：
其中，D*为归一化探测率，s'(f0)为系统基频噪声功率谱，A为非制冷红外焦平面探测器单元面积；τl(λ)、τf(λ)、τw(λ)分别为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率，[λ1,λ2]为红外镜头、红外滤光片和非制冷红外焦平面探测器窗口的透过率光谱所确定的光谱范围，fN为光学系统F数；
同理，得到非制冷红外焦平面探测器接收成像系统内部杂散辐射经红外焦平面探测器窗口后产生的信号为：
8.如权利要求7所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤4实现方法为，
在热成像系统的工作温度范围内，红外焦平面探测器的像元对红外辐射值的响应近似为线性的；所以，对于M×N大小的红外焦平面探测器，第k帧的读出信号yk(i,j)为：
yk(i,j)＝a(i,j)×xk(i,j)+b(i,j)+nk(i,j) (15)
其中，xk(i,j)是探测元(i,j)接收的红外辐射产生的信号；a(i,j)是乘性非均匀噪声；b(i,j)是加性非均匀噪声；nk(i,j)是随机噪声；
采用两点校正方法，去除前述成像系统前端红外镜头和红外滤光片，对红外焦平面探测器进行黑体辐射校正，在非制冷红外焦平面探测器工作稳定后，记录非制冷红外焦平面探测器焦平面温度与非制冷红外焦平面探测器机芯温度；
分别在黑体辐射源高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝a(i,j)×x(tH)+b(i,j) (16)
yL(i,j)＝a(i,j)×x(tL)+b(i,j) (17)
得到红外焦平面探测器乘性非均匀噪声矩阵a(i,j)与加性非均匀噪声矩阵b(i,j)为：
其中，x(tH)和x(tL)用所有探测单元响应的均值代替。
9.如权利要求5所述的红外滤光片杂散辐射模型的非制冷红外非均匀性校正方法，其特征在于：步骤5实现方法为，
对于含红外滤光片的热成像系统，探测元(i,j)获得的辐射信号为场景入射辐射与成像系统内杂散辐射之和的信号，即
xk(i,j)＝xinput(i,j)+xnoise(i,j)＝V0(i,j)+Vn(i,j) (20)
忽略随机噪声的影响，有
由于光路中光谱透过率不同，场景入射辐射与内部杂散辐射波段存在差异，则对于场景入射辐射的增益系数aλ(i,j)为有效滤光波段选择的；成像系统稳定工作时，内部杂散辐射不受入射场景辐射影响，故Vn(i,j)为固定值，且增益系数与非制冷红外焦平面探测器全波段增益系数一致；
基于参考源的两点校正算法过程为：分别在高温tH和低温tL下采集非制冷红外焦平面探测器对黑体辐射的响应有
yH(i,j)＝aλ(i,j)×VH(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (22)
yL(i,j)＝aλ(i,j)×VL(i,j)+a(i,j)×Vn(i,j)+b(i,j) (23)
则
则校正后入射辐射理想响应信号为：
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