[發(fā)明專利]一種紅外焦平面陣列偏置消除電路及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110325616.6 | 申請日： | 2021-03-26 |
| 公開（公告）號： | CN113132561B | 公開（公告）日： | 2022-07-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李洪波;楊凡超;閆鵬;張昕;劉宏;于濤;高曉惠;胡炳樑 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所 |
| 主分類號： | H04N5/217 | 分類號： | H04N5/217;H04N5/33 |
| 代理公司： | 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211 | 代理人： | 汪海艷 |
| 地址： | 710119 陜西省西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 紅外 平面 陣列 偏置 消除 電路 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種紅外圖像校正方法，具體涉及一種紅外焦平面陣列偏置消除電路及方法。解決現(xiàn)有紅外圖像校正方法無法提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍的問題。電路包括信號處理模塊、控制器模塊和偏置生成模塊；信號處理模塊的輸入分別與紅外焦平面陣列以及偏置生成模塊的輸出相連，控制器模塊與信號處理模塊相連，控制器模塊的輸出與偏置生成模塊的輸入相連；如果相機工作在偏置消除矩陣標(biāo)定模式，則利用信號處理模塊輸出數(shù)字圖像信號計算各個像元位置對應(yīng)的偏置消除矩陣，在工作模式，利用偏置消除矩陣消除紅外焦平面陣列每個像素輸出信號中的偏置，同時可以提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種紅外圖像校正方法，具體涉及一種紅外焦平面陣列偏置消除電路及方法。
背景技術(shù)
紅外焦平面陣列作為紅外探測系統(tǒng)中的核心器件在紅外相機系統(tǒng)，紅外多光譜、高光譜系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，成像系統(tǒng)獲取的紅外圖像具有明顯的空間非均勻性-固定模式噪聲，這種空間非均勻性主要源于紅外焦平面陣列自身的空間非均勻性和其工作狀態(tài)相關(guān)的各類參數(shù)的波動。紅外成像系統(tǒng)的空間非均勻性體現(xiàn)為增益非均勻性和偏置非均勻性。偏置非均勻性的存在，降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入量程的利用率，對系統(tǒng)的動態(tài)范圍有限制作用。目前存在諸多紅外圖像校正方法，這些方法的策略均是先獲取圖像，然后采用數(shù)字圖像處理的方式進(jìn)行校正，以達(dá)到消除偏置非均勻性和校正增益非均勻性的效果。例如Lv,Tong,Liu,et al.Statistical Scene-Based Non-UniformityCorrection Method with Interframe Registration[J].Sensors,2019,19(24):5395.采用了一種基于場景的校正算法；Tomasz.Nonuniformity correctionalgorithm with efficient pixel offset estimation for infrared focal planearrays[J].SpringerPlus,2016,5(1):1831.采用了一種兩點法校正算法。這些方法均是在數(shù)字域?qū)ζ眠M(jìn)行消除，并沒有對模數(shù)轉(zhuǎn)換之前的模擬信號進(jìn)行處理，假設(shè)紅外焦平面陣列包含N個像元，像元n的偏置電壓信號為Vn，n取1，2，…，N，模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的輸入電壓量程為Vadc，系統(tǒng)本底噪聲為Vnoise，那么在數(shù)字域進(jìn)行偏置消除后，系統(tǒng)的動態(tài)范圍為
，紅外焦平面陣列的像元偏置仍然對系統(tǒng)的動態(tài)范圍具有較大的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種紅外焦平面陣列偏置消除方法及電路，在消除紅外焦平面陣列偏置的同時提高紅外成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍。解決現(xiàn)有紅外圖像校正方法無法提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍的問題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種紅外焦平面陣列偏置消除電路，其特殊之處在于：包括信號處理模塊、控制器模塊和偏置生成模塊；
信號處理模塊的輸入分別與紅外焦平面陣列以及偏置生成模塊的輸出相連，控制器模塊與信號處理模塊相連，控制器模塊的輸出與偏置生成模塊的輸入相連；
信號處理模塊用于將紅外焦平面陣列每個像元位置輸出的模擬信號與偏置生成模塊輸出的該像元位置的初始偏置信號或更新后的偏置信號在模擬域進(jìn)行減法操作，并將減法運算后的信號進(jìn)行放大，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字圖像信號；
控制器模塊用于對信號處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換時序進(jìn)行控制，并接收來自信號處理模塊的數(shù)字圖像信號；如果相機工作在偏置消除矩陣標(biāo)定模式，則利用數(shù)字圖像信號計算各個像元位置對應(yīng)的偏置消除矩陣，否則直接輸出數(shù)字圖像信號；
所述偏置生成模塊用于接收各個像元位置對應(yīng)的偏置消除矩陣，并將偏置消除矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號，增強驅(qū)動能力后，為信號處理模塊提供該像元位置對應(yīng)的更新后的偏置信號。
進(jìn)一步地，該紅外焦平面陣列偏置消除電路，還包括存儲模塊；
存儲模塊與控制器模塊相連，用于根據(jù)控制器模塊的控制讀寫中間數(shù)據(jù)與偏置消除矩陣。
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