[發(fā)明專利]一種用于校準(zhǔn)分焦平面偏振相機(jī)像元非均勻性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110778833.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN113473114B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張丹;王輝;李燕;夏光輝;余義德;孫杰;張厚強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍91550部隊(duì)
• 主分類號(hào): H04N17/00
• 分類號(hào): H04N17/00;G06T7/80
• 代理公司: 天津耀達(dá)律師事務(wù)所 12223
• 代理人: 侯力

一種用于校準(zhǔn)分焦平面偏振相機(jī)像元非均勻性的方法，包括以下步驟：步驟1、采用均勻照明光源作為成像目標(biāo)，調(diào)節(jié)分焦平面偏振相機(jī)，對(duì)準(zhǔn)該光源。步驟2、分焦平面相機(jī)拍攝N副圖像D，求出它們的平均值圖像降低隨機(jī)噪聲。步驟3、根據(jù)圖像分別對(duì)0°、45°、90°、135°的偏振圖像進(jìn)行曲面擬合，得到擬合圖像根據(jù)圖像和求得該光強(qiáng)下非均勻校準(zhǔn)矩陣步驟4、在不同的光強(qiáng)下重復(fù)以上步驟，獲得不同光強(qiáng)下非均勻校準(zhǔn)矩陣Dsubgt;calibration/subgt;(x,y,I)，求得用于校準(zhǔn)相機(jī)非均勻性的校準(zhǔn)系數(shù)k和d。步驟5、對(duì)任意拍攝圖像D(x,y)，利用校準(zhǔn)系數(shù)求得該光強(qiáng)下非均勻校準(zhǔn)矩陣Dsubgt;calibration/subgt;(x,y)＝k(x,y)D(x,y)+d(x,y)，則優(yōu)化圖像Dsupgt;t/supgt;(x,y)＝D(x,y)+Dsubgt;calibration/subgt;(x,y)。本發(fā)明可校準(zhǔn)分焦平面偏振相機(jī)的像元非均勻性，校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適用范圍較廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)偏振成像領(lǐng)域，特別涉及一種分焦平面偏振相機(jī)的校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

光學(xué)成像探測(cè)技術(shù)在國(guó)防、工業(yè)、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大領(lǐng)域都占有非常重要的地位。偏振成像技術(shù)可以在傳統(tǒng)光學(xué)成像的基礎(chǔ)上，提供更多的目標(biāo)信息，優(yōu)化探測(cè)效果和識(shí)別能力，擴(kuò)展應(yīng)用范圍，它是最近三十年來國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速的一項(xiàng)新型成像技術(shù)。分焦平面偏振相機(jī)以其緊湊的結(jié)構(gòu)、全固態(tài)的特性，靈活的使用方式，在應(yīng)用中越來越受歡迎，成為偏振相機(jī)中的重要發(fā)展方向。

然而，由于在分焦平面偏振相機(jī)每個(gè)像元前安裝了不同偏振方向的偏振元件，各個(gè)像元之間會(huì)不可避免的存在不均勻性，此外隨著設(shè)備使用時(shí)間的延長(zhǎng)，各個(gè)像元前的偏振器件也會(huì)發(fā)生不同程度的衰減老化，這些不均勻性會(huì)導(dǎo)致圖像失真、質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是解決各個(gè)像元之間存在的不均勻性問題，提供一種用于校準(zhǔn)分焦平面偏振相機(jī)像元非均勻性的方法。

偏振相機(jī)測(cè)量的灰度值與入射光強(qiáng)之間的關(guān)系為：

D＝βI+D_randow-D_calibration

其中D表示相機(jī)響應(yīng)的灰度值，I為光強(qiáng)，β為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，D_calibration為由于CCD芯片前偏振元件的非均勻性和像元響應(yīng)的非均勻性引起的灰度值響應(yīng)誤差，是待求的非均勻校準(zhǔn)矩陣，D_randow為均值為0的隨機(jī)噪聲。

本發(fā)明的技術(shù)方案

一種用于校準(zhǔn)分焦平面偏振相機(jī)像元非均勻性的方法，包括以下步驟：

步驟1、采用大尺寸均勻性良好的面陣光源，調(diào)節(jié)分焦平面偏振相機(jī)垂直對(duì)準(zhǔn)面陣光源；

步驟2、固定分焦平面偏振相機(jī)，保證后續(xù)拍攝過程中相機(jī)位置不變，連續(xù)拍攝N副圖像，求平均值圖像降低隨機(jī)噪聲對(duì)圖像的影響。

在本步驟中，根據(jù)噪聲的大小選取拍攝圖像的數(shù)量N，噪聲越大，采用的N值越大；N值的取值應(yīng)保證隨機(jī)噪聲的方差δ_{heterogeneity}為空間非均勻性帶來的誤差。經(jīng)過多次測(cè)量求平均值，可以降低隨機(jī)誤差，因此對(duì)固定場(chǎng)景進(jìn)行多次拍照求平均，得到的平均值圖像可表示為：

步驟3、根據(jù)步驟(2)獲得的平均值圖像分別對(duì)0°、45°、90°、135°偏振方向的圖像和進(jìn)行擬合，得到擬合圖像包括和平均值圖像和擬合圖像求差，得到該光強(qiáng)下的非均勻校準(zhǔn)矩陣