[發明專利]一種去除EMCCD圖像亮點的方法

有效

• 申請號: 201410687033.8
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104376537B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 梁宛玉;于洪洲;張猛蛟;戴放;沈吉;鄒繼鑫;陳遠金;劉慶飛;李秋利;簡云飛
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,耿英

技術領域

本發明涉及一種去除EMCCD圖像亮點的方法，屬于電路技術領域。

背景技術

電子倍增CCD（Electron Multiplication CCD，簡稱EMCCD），是一種新型的全固態微光成像CCD，也稱作可控電荷CCD，與傳統CCD探測器的主要區別在于在讀出寄存器和輸出放大器間嵌入了倍增寄存器以實現電子增益。EMCCD的工作過程為：成像區經過光電效應產生了大量的光生電子，即信號電荷；周期脈沖激勵使累積的信號電荷向存儲區轉移，經讀出寄存器，最后移至倍增寄存器；在倍增寄存器中，信號電荷發生了碰撞電離效應，實現了電荷倍增；周期脈沖激勵使倍增信號經輸出放大器輸出。對于傳統CCD而言，讀出噪聲為主要噪聲源，限制了普通CCD的極限工作頻率，由EMCCD的結構和工作原理可知，EMCCD中的信號電荷在放大輸出之前已實現電荷倍增，因此可簡單有效地克服讀出噪聲對器件工作頻率的限制，使有效讀出噪聲小于一個電子。電子倍增的出現大大提高了微光成像器件的性能，是微光成像領域的重大突破，鑒于其優越的成像質量，電子倍增CCD成像系統在軍事偵察、天文觀測、生物醫學等領域具有巨大的發展潛力和廣闊的應用前景^[1-4]。但在微光條件下，由于信號在輸出放大器輸出之前，經過了信號電荷的倍增，半導體所產生的暗電流也隨著信號電荷的倍增而逐漸增大，不僅會引起附加的信號噪聲，而且還會形成一個暗信號的圖像，疊加到光信號圖像上，引起固定的圖像噪聲。隨著倍增增益的增大，引入的暗電流噪聲會迅速增強，成為EMCCD輸出圖像中的主要噪聲源，從而使獲得圖像上疊加了一層高頻閃爍的亮點，降低了圖像整體質量。所以需要尋找有效抑制暗電流噪聲的方法，提高EMCCD成像性能。暗電流噪聲主要有3部分組成：耗盡暗電流、表面暗電流和擴散暗電流。這些熱噪聲對溫度有很強的依賴性，其會隨溫度的降低而減少，隨積分時間的增長而增大。目前降低暗電流噪聲的有效方法大體可分為三種：對器件進行制冷，如用熱電冷卻器（TEC）進行制冷；使器件在反轉模式下工作，如采用多針相模式（Multipinned Phase Mode,MPP）;減少EMCCD的工作積分時間。但這些方法十分復雜,還涉及到器件工藝技術，需要的成本比較高。圖像處理是一種快速有效、低成本的去除圖像噪聲的方法，常用的去噪方法有中值、均值濾波等，但傳統的中值和均值濾波在濾除噪聲的同時會使圖像的細節模糊，邊緣變得不清晰。南京理工大學有人對此也進行了一些研究，在《EMCCD圖像自適應模糊中值濾波算法研究》一文中，針對電子倍增CCD圖像噪聲密度隨著增益的變化而變化，提出了一種基于噪聲點檢測的自適應模糊中值濾波算法^[5]。同時，由于該算法引入了模糊集合理論和自適應模塊，算法相對比較復雜，計算量大。

發明內容

本發明的目的是根據現有EMCCD器件成像的圖像特點，設計一種檢測去除圖像亮點、提高圖像質量的方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種去除EMCCD圖像亮點的方法，步驟如下：

第一步：計算獲取判斷EMCCD圖像亮點的閾值：通過計算灰度差的概率和來獲取圖像亮點的判斷閾值。

第二步：檢測EMCCD圖像的亮點：通過遍歷圖像和閾值比較，檢測圖像亮點所占的其中一個像素點。

第三步：檢測EMCCD圖像亮點邊緣：由于亮點所占的像素點不止一個，以第二步檢測的亮點為中心，對其周圍區域的像素點進行檢測，找出亮點的邊緣。

第四步：去除EMCCD圖像上的亮點：針對檢測出來的亮點，通過局部小區域均值的處理來去除圖像上的亮點。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1、本發明通過對常用簡單的圖像處理方法運用，有效地完成了去除EMCCD圖像上亮點的目的，算法簡單易于編碼實現。

2、本發明采用計算灰度差出現的概率，來計算得到判斷亮點的閾值大小，這樣相比人工對圖像數據的經驗估計，減小了估計的誤差，結果更加準確。

3、本發明在程序實現中考慮了灰度圖像灰度差值的范圍是固定的，并且范圍不大，即采用了一種建立灰度差查找表的方法，便于重復使用，來提高了程序的執行速率。

附圖說明

圖1為去除EMCCD圖像亮點流程圖。

圖2為去除亮點前的灰度圖。

圖3為亮點判斷閾值選取示意圖。

圖4為亮點檢測到的效果圖。

圖5為閾值35去除亮點后的灰度圖。

圖6為閾值29去除亮點后的灰度圖。

圖7為閾值50去除亮點后的灰度圖。