[發明專利]多通道紅外探測器中條紋非均勻性實時校正方法

有效

• 申請號: 201110162823.0
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102289788A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 趙春光;王壽峰;白俊奇;孫寧
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種多通道紅外探測器條紋非均勻性校正方法，特別涉及一種適合硬件實時實現的條紋非均勻性校正方法。

背景技術

近年來，紅外成像技術取得了很大進步，在國防建設和國民經濟領域得到廣泛應用，特別是已成為軍事偵察與預警中的核心技術和重要手段。然而，受制造工藝、結構以及材料等因素限制，紅外探測器存在非均勻性問題。非均勻性導致紅外探測器溫度分辨率和空間分辨率不高，影響了紅外系統的成像質量，限制了紅外整機的探測距離。因此，對紅外圖像進行非均勻性校正，不僅在理論上具有重要意義，實用中也有迫切需求。

多通道紅外探測器的非均勻性根據產生機理不同分為探測單元引起的點狀非均勻性和讀出電路引起的條紋非均勻性。點狀非均勻性是由于不同探測單元對相同紅外輻射的響應存在差異而產生；條紋非均勻性是由于多通道紅外探測器的像元使用的讀出通道不同而產生。因為讀出通道放大器在晶體管閾值電壓等方面不同，所以使用不同讀出通道的像元之間具有不同的噪聲，該噪聲呈現直條狀，具有豎直方向的相關性，被稱為條紋非均勻性。

目前，非均勻性校正技術主要分為輻射源標定和場景非均勻性校正兩大類。輻射源標定非均勻性校正，如單點、兩點以及多點校正等，通過不同探測單元對參考輻射源的響應計算校正參數，原理簡單、易于硬件實現，缺點是需要對系統周期性標定以消除校正參數的漂移，并且在標定期間探測器不能成像。場景非均勻性校正，如圖像配準校正、神經網絡校正以及統計濾波校正等，無需參考輻射源，能夠根據場景信息自適應的更新校正參數，是目前算法研究和系統應用的重要方向。場景非均勻性校正缺點是算法的運算量大、收斂速度慢、校正后圖像會殘留“鬼影”，在一定程度上給后續圖像處理算法帶來困難。因此，現有非均勻性校正算法存在以下缺點：(1)多數算法僅考慮了探測單元引起的點狀非均勻性，忽略了讀出通道引起的條紋非均勻性，然而，條紋非均勻性同樣嚴重影響了多通道紅外探測器的成像質量；(2)現有的輻射源標定非均勻性校正需要周期性標定校正參數；(3)現有的場景非均勻性校正運算量大、收斂速度慢，不能滿足系統實時處理需求。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種算法簡單、適用性強、效果良好、且適合硬件實時實現的多通道紅外探測器條紋非均勻性校正方法。

技術方案：本發明所述的多通道紅外探測器中條紋非均勻性實時校正方法，包括如下步驟：

(1)利用標準參考輻射源，初始化多通道紅外探測器的條紋非均勻性變化區間[NU_min(j)，NU_max(j)]；NU_min(j)和NU_max(j)分別表示第j讀出通道變化區間的最小值和最大值，第j讀出通道對應于圖像的第j列；

(2)輸入原始紅外圖像X_raw；

(3)校正原始紅外圖像的點狀非均勻性，輸出點校圖像X_fix；

(4)構造讀出通道方向的高通濾波器，對點校圖像X_fix高通濾波，得到X_fix的高頻分量X_high；

(5)對點校圖像X_fix高頻分量X_high像素點進行篩選，消除目標高頻分量對條紋非均勻性校正參數的影響；

(6)基于步驟(5)計算第j讀出通道條紋非均勻性的校正參數O(j)；

(7)對點校圖像X_fix的條紋非均勻性進行抑制，輸出校正圖像X_out；

(8)更新第j讀出通道條紋非均勻性的變化區間[NU_min(j)，NU_max(j)]；

(9)輸入新一幀原始紅外圖像，跳轉至步驟(3)。

本發明步驟(1)中，條紋非均勻性變化區間的估計服從高斯3σ分布，即樣本期望的三倍方差內是正常數值，表示為集合Y，

Y＝{X(k)|μ-3σ≤X(k)≤μ+3σ，1≤k≤n}