本實(shí)用新型屬于紅外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的補(bǔ)償電路。

背景技術(shù)：

非制冷型紅外焦平面陣列探測(cè)器以其體積小、重量輕、功耗低和高性價(jià)比等特點(diǎn)，在軍事、工業(yè)、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于它脫離了制冷設(shè)備，使得探測(cè)器自身工作溫度的變化導(dǎo)致非均勻性的變化。紅外焦平面的非均勻性產(chǎn)生大致可以分為兩類：探測(cè)元的非一致性和讀出通道的非一致性。為了得到更加真實(shí)的圖像，紅外熱像儀中對(duì)非均勻性的補(bǔ)償通常包括系統(tǒng)級(jí)的補(bǔ)償和電路級(jí)的補(bǔ)償。

探測(cè)元的非均勻性是指由于工藝偏差問題，各探測(cè)元在不同工作溫度下對(duì)同一目標(biāo)溫度的不同熱敏現(xiàn)象，非均勻的來源包括探測(cè)元材料的厚薄程度、臨近像元的干擾和與讀出電路連接結(jié)構(gòu)的非一致性等。

讀出通道的非一致性是指讀出電路的每一列讀出通道由于工藝偏差導(dǎo)致對(duì)同一輸入電信號(hào)產(chǎn)生不同的輸出電信號(hào)現(xiàn)象，非均勻的來源包括參比電阻模塊、運(yùn)放模塊、采樣保持模塊和輸出緩沖模塊的非一致性等。由于讀出電路的每一列信號(hào)共用一個(gè)讀出通道，因此該非均勻性在圖像上呈現(xiàn)為豎條紋現(xiàn)象。

系統(tǒng)級(jí)的補(bǔ)償屬于一種圖像后處理方法，該校正過程在用以紅外圖像后處理的FPGA中完成?，F(xiàn)有的紅外熱像儀產(chǎn)品中普遍采用的是基于擋片的偏差校正技術(shù)，其基本原理是當(dāng)探測(cè)元環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，用一非透光擋片為焦平面陣列所有探測(cè)元提供一個(gè)基本一致的目標(biāo)溫度，以校正各探測(cè)元(包括其讀出通道的影響)在當(dāng)前工作溫度情況下的非一致性。

電路級(jí)的補(bǔ)償是一種非圖像后處理的方法，屬于非致冷紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的一部分。目前市面上采用電路級(jí)補(bǔ)償?shù)慕蛊矫娌⒉欢嘁?，主要原因是如果要?duì)每一個(gè)像元進(jìn)行電路級(jí)的補(bǔ)償，電路中則需要對(duì)每一個(gè)像元提供不同的偏壓值，對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的電路就是每一個(gè)讀出通道上需要增加一個(gè)DAC來提供不同的偏壓值以及用于存儲(chǔ)偏壓值的存儲(chǔ)器，電路成本相當(dāng)高；此外在出廠前需要分段模擬探測(cè)器的工作溫度，以得到在不同工作溫度下各探測(cè)元所需要的偏壓值，顯然增加了出廠設(shè)置時(shí)間和難度，對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)要求也是非常高，不利于大批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本實(shí)用新型旨在提供一種紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的補(bǔ)償電路，采用電路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)相結(jié)合的補(bǔ)償方法，有效地降低了讀出通道的非一致性帶來的豎條紋非均勻性。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的補(bǔ)償電路，所述紅外焦平面讀出電路包括M列像元陣列以及與之一一對(duì)應(yīng)的M個(gè)讀出通道，所述補(bǔ)償電路包括補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊、校準(zhǔn)單元、校準(zhǔn)開關(guān)陣列和讀出控制模塊，所述校準(zhǔn)開關(guān)陣列包含M個(gè)與前述像元陣列和讀出通道一一對(duì)應(yīng)的選通開關(guān)，每個(gè)選通開關(guān)的固定端連接與該選通開關(guān)對(duì)應(yīng)的讀出通道，每個(gè)選通開關(guān)的兩個(gè)選擇端分別連接校準(zhǔn)單元和與該選通開關(guān)對(duì)應(yīng)的像元陣列，所述M個(gè)選通開關(guān)的控制端均與補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊相連，M列像元陣列中的所有像元的控制端均與讀出控制模塊相連。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述選通開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊、校準(zhǔn)單元和讀出控制模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述校準(zhǔn)單元采用熱敏電阻。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述校準(zhǔn)單元采用盲像元。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本實(shí)用新型采用電路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)相結(jié)合的補(bǔ)償方法，有效地降低了讀出通道的非一致性帶來的豎條紋非均勻性。由于各讀出通道獲取校正源數(shù)據(jù)采用分時(shí)復(fù)用的方法，各通道共用一個(gè)校準(zhǔn)單元，實(shí)現(xiàn)了在增加較低成本的狀態(tài)下完成了校準(zhǔn)工作，滿足批量生產(chǎn)要求。探測(cè)器在工作過程中可以實(shí)時(shí)更新校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)，使校準(zhǔn)數(shù)據(jù)能夠隨探測(cè)器的工作溫度發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)了紅外熱像儀系統(tǒng)的實(shí)時(shí)非均勻校正。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型補(bǔ)償電路的框圖。

圖2是本實(shí)用新型補(bǔ)償方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)施例以像元陣列大小為384*288的紅外熱成像系統(tǒng)為例，M＝384表示像元陣列的列數(shù)，即紅外焦平面探測(cè)器讀出電路共有384個(gè)讀出通道，每一列上的288個(gè)像元數(shù)據(jù)共用一個(gè)通道進(jìn)行讀出。由于制造工藝偏差的原因，該384個(gè)讀出通道在性能上必然存在偏差，稱為讀出通道的非一致性，記為Δ＝{Δ₁、Δ₂……Δ_M}，它們是導(dǎo)致紅外熱像儀圖像產(chǎn)生豎條紋的根本原因。

對(duì)于第一列的讀出通道，將第一列像元數(shù)據(jù)記為X1＝{x₁₁、x₁₂……x₁₂₈₈}，其讀出數(shù)據(jù)記為：Y1＝{y₁₁、y₁₂……y₁₂₈₈}，則有Y1＝X1+Δ1，其它通道同理。得到探測(cè)器像元輸出方程Y＝X+Δ。

如圖1所示，一種紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的補(bǔ)償電路，所述紅外焦平面讀出電路包括M列像元陣列以及與之一一對(duì)應(yīng)的M個(gè)讀出通道，所述補(bǔ)償電路包括補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊、校準(zhǔn)單元、校準(zhǔn)開關(guān)陣列和讀出控制模塊，所述校準(zhǔn)開關(guān)陣列包含M個(gè)與前述像元陣列和讀出通道一一對(duì)應(yīng)的選通開關(guān)K1、K2…KM，每個(gè)選通開關(guān)的固定端連接與該選通開關(guān)對(duì)應(yīng)的讀出通道，每個(gè)選通開關(guān)的兩個(gè)選擇端分別連接校準(zhǔn)單元和與該選通開關(guān)對(duì)應(yīng)的像元陣列，所述M個(gè)選通開關(guān)的控制端均與補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊相連，M列像元陣列中的所有像元的控制端均與讀出控制模塊相連。

在本實(shí)施例中，所述選通開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)。所述補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊、校準(zhǔn)單元和讀出控制模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上。所述校準(zhǔn)單元采用熱電阻或盲像元。

如圖2所示，基于上述紅外焦平面探測(cè)器讀出電路的補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

S1：在探測(cè)器啟動(dòng)階段，補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊輸出開關(guān)控制時(shí)序，輪流將校準(zhǔn)開關(guān)陣列中的每個(gè)選通開關(guān)與校準(zhǔn)單元相連接，從而獲取每個(gè)讀出通道的初始校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)α＝{α₁、α₂……α_M}；

S2：在探測(cè)器路正常工作過程中，補(bǔ)償校準(zhǔn)控制模塊輸出開關(guān)控制時(shí)序，輪流將校準(zhǔn)開關(guān)陣列中的每個(gè)選通開關(guān)與校準(zhǔn)單元相連接，從而更新每個(gè)讀出通道的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)α_k′，k＝1,2,…M；

S3：將M個(gè)讀出通道的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)求平均并計(jì)算初始校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)源數(shù)據(jù)平均值的差值該差值β即為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

S4：讀出控制模塊輸出像元控制時(shí)序，從而進(jìn)行M列像元陣列的行選和列選，從M個(gè)讀出通道實(shí)時(shí)獲取像元讀出數(shù)據(jù)Y；

S5：將像元讀出數(shù)據(jù)Y減去步驟(3)得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)β，即得到補(bǔ)償后的像元數(shù)據(jù)Z＝Y(jié)-β。

由此可見，補(bǔ)償后的像元數(shù)據(jù)Z與通道的非一致性Δ無關(guān)，證明了該方法有效消除讀出通道偏差引起的非均勻性，消除了紅外圖像的豎條紋現(xiàn)象。

以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。