一種紅外焦平面探測器圖像校正方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種紅外焦平面探測器圖像校正方法及系統(tǒng)，所述方法包括：紅外焦平面接收紅外光，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使每一個焦平面像元對應(yīng)圖像的一個像素；并將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為原始灰度值保存；對于所述每一個像素，根據(jù)對應(yīng)的所述原始灰度值大小，采用多段校正方式，進(jìn)行增益和偏置校正補(bǔ)償，得到補(bǔ)償結(jié)果；對所述補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行實時動態(tài)背景估計，得到估計背景；對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理；輸出經(jīng)過偏置處理的圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在計算性能、圖像質(zhì)量和實現(xiàn)復(fù)雜度上做了平衡，實現(xiàn)無盲視連續(xù)輸出紅外校正圖像，降低了計算復(fù)雜度，減少了參數(shù)預(yù)存數(shù)量，在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低了整個系統(tǒng)功耗。
【專利說明】一種紅外焦平面探測器圖像校正方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種紅外焦平面探測器圖像校正方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，紅外焦平面探測器技術(shù)日益成熟，廣泛應(yīng)用于公安、消防、軍事等領(lǐng)域。紅外焦平面探測器在成像過程中存在各個像元響應(yīng)不一致，隨時間和環(huán)境溫度的變化，其非均勻性特征明顯，圖像輸出質(zhì)量不穩(wěn)定，需要進(jìn)行圖像校正才能提供穩(wěn)定成像質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的校正方法可以分為兩種。一種是基于場景的自適應(yīng)圖像校正技術(shù)?；趫鼍暗膱D像校正技術(shù)可以無中斷的連續(xù)輸出成像圖像，但對目標(biāo)場景有特殊限制，否則圖像會急劇退化，實際較少采用。
[0004]一種是基于機(jī)械檔片的單點(diǎn)圖像校正技術(shù)，為實際應(yīng)用中廣泛采用，通過設(shè)定檔片間隔，不斷獲取當(dāng)前紅外焦平面探測器工作背景圖像(本底)來跟蹤修正當(dāng)下各個像元響應(yīng)漂移，提高圖像輸出質(zhì)量。
[0005]具體來說，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的方案存在如下缺點(diǎn):
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，使用機(jī)械檔片的圖像校正方法實現(xiàn)簡單，但機(jī)械檔片引入也對應(yīng)用帶來一系列負(fù)面影響，包括:會造成系統(tǒng)穩(wěn)定性的下降，并會帶來系統(tǒng)整體功耗的增加。最重要的，圖像不能連續(xù)不中斷輸出，對圖像成像質(zhì)量有一定影響。亟需要一種可以無需機(jī)械檔片部件，高效穩(wěn)定的對圖像進(jìn)行實時非均性校正，輸出連續(xù)無盲視穩(wěn)定紅外圖像的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種紅外焦平面探測器圖像校正方法及系統(tǒng)。
[0008]一種紅外焦平面探測器圖像校正方法，所述方法包括:
[0009]紅外焦平面接收紅外光，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使每一個焦平面像元對應(yīng)圖像的一個像素；并將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為原始灰度值保存；
[0010]對于所述每一個像素，根據(jù)對應(yīng)的所述原始灰度值大小，采用多段校正方式，進(jìn)行增益和偏置校正補(bǔ)償，得到補(bǔ)償結(jié)果；
[0011]對所述補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行實時動態(tài)背景估計，得到估計背景；
[0012]對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理；
[0013]輸出經(jīng)過偏置處理的圖像。
[0014]所述多段校正方式，包括:
[0015]根據(jù)預(yù)先設(shè)定的多段校正系統(tǒng)表中相應(yīng)的校正系數(shù)，采用如下公式獲取:
_6] Yxjy = Yi x,y*Gnx,y+0nx,y;
[0017]其中，所述Yx,y是像素(X，y)校正后的輸出，Y' x,y是像素(X，y)采集到的原始灰度數(shù)據(jù)，Gnx,y為像素(X，y)為增益，Onx,y為像素(X，y)偏置。η為第η段區(qū)間。[0018]所述校正系數(shù)大于兩組。
[0019]所述對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理，包括:
[0020]根據(jù)如下公式進(jìn)行偏置處理:
[0021]YNx, y = Yx,y+0ffsetx,y*Gnx,y ；
[0022]其中，所述Offsetx, y為像素(X，y)的估計背景，YNx, y為像素(x, y)偏置處理后的輸出值。
[0023]所述估計背景根據(jù)如下公式獲取:
[0024]Offsetx, y = (K^Tl+K^Th+C)；
[0025]其中，K1, K2和C為背景估計參數(shù)，根據(jù)需要設(shè)定；?Υ、Th為像素(X，y)所在區(qū)間的灰度范圍。
[0026]所述背景估計參數(shù)1、K2和C，根據(jù)如下方式獲取: [0027]相鄰的傳感器像元校正輸出差為D = (YN-YN');則
【權(quán)利要求】
1.一種紅外焦平面探測器圖像校正方法，其特征在于，所述方法包括: 紅外焦平面接收紅外光，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使每一個焦平面像元對應(yīng)圖像的一個像素；并將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為原始灰度值保存； 對于所述每一個像素，根據(jù)對應(yīng)的所述原始灰度值大小，采用多段校正方式，進(jìn)行增益和偏置校正補(bǔ)償，得到補(bǔ)償結(jié)果； 對所述補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行實時動態(tài)背景估計，得到估計背景； 對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理； 輸出經(jīng)過偏置處理的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多段校正方式，包括: 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的多段校正系統(tǒng)表中相應(yīng)的校正系數(shù)，采用如下公式獲取:
Yx, y = Y ' X, y*Gnx, y+Onx, y ； 其中，所述Yx,y是像素(X，y)校正后的輸出，Y' x,y是像素(X，y)采集到的原始灰度數(shù)據(jù)，Gnx,y為像素(X，y)為增益，Onx,y為像素(X，y)偏置。η為第η段區(qū)間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述校正系數(shù)大于兩組。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理，包括: 根據(jù)如下公式進(jìn)行偏置處理:
YNx, y = Yx,y+0ffsetx,y*Gnx,y ； 其中，所述Offsetx, y為像素(X，y)的估計背景，YNx, y為像素(X，y)偏置處理后的輸出值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述估計背景根據(jù)如下公式獲取: 0ffsetx；y = (K^Tl+K^VC)； 其中，K1, K2和C為背景估計參數(shù)，根據(jù)需要設(shè)定；?Υ、Th為像素(X，y)所在區(qū)間的灰度范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述背景估計參數(shù)KpK2和C，根據(jù)如下方式獲取: 相鄰的傳感器像元校正輸出差為D = (YN-YN');則 D = Y+ (K^Tl+K^Th+C) *G-Y’ - (K^Tl+K^Th+C) *G’ ；
D = (Y-Y，) +K1*!^* (G-G，) +K2*TH* (G-G，) +C* (G_G，)；
AY = Y-Y'
AL = Tr ^ (G - G')
V么;則A
^Th = (G-
AG = G-G'
D=A Y+K# Δ TL+K2* Δ TH+C* Δ G ；
D2 = (Δ Y+K!* Δ TL+K2* Δ TH+C* Δ G)2
D2 = (ΔΥ) 2+2* Δ Y=KK1* Δ Tl+2* Δ Y*K2* Δ TH+2* Δ Y*C* Δ G+K> ( Δ TL) 2+2*K^ Δ TL*K2* ΔTh+2*K!* Δ TL*C* Δ G ;+K22* ( Δ TH) 2+2*K2* Δ TH*C* Δ G+C2* (AG)2上述公式求導(dǎo)，得到:O= Λ Y* Λ W ( Δ Tl) 2+Κ2* Δ Tl* Δ Th+ Δ TL*C* Δ G
O = Λ Y* Λ W Δ Tl* Δ Τη+Κ2* ( Δ ΤΗ)2+ Δ TH*C* Δ G ；
O= Λ Y* Λ G+K!* Δ Tl* Δ G+K2* Δ ΤΗ* Δ G+C* (AG)2
多個像素對的模式下，上述公式表示為矩陣方程:
7.—種紅外焦平面探測器圖像校正系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括圖像采集單元、分段多點(diǎn)校正單元、背景估計單元、二次校正單元及輸出單元，其中， 所述圖像采集單元，用于接收紅外光，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使每一個焦平面像元對應(yīng)圖像的一個像素；并將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為原始灰度值保存； 所述分段多點(diǎn)校正單元，用于對于所述每一個像素，根據(jù)對應(yīng)的所述原始灰度值大小，采用多段校正方式，進(jìn)行增益和偏置校正補(bǔ)償，得到補(bǔ)償結(jié)果； 所述背景估計單元，用于對所述補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行實時動態(tài)背景估計，得到估計背景； 所述二次校正單元，用于對圖像進(jìn)行所述估計背景的偏置處理； 所述輸出單元，用于輸出經(jīng)過偏置處理的圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元包括紅外焦平面子單元、轉(zhuǎn)換子單元及存儲子單元，其中， 所述紅外焦平面子單元，用于接收紅外光； 所述轉(zhuǎn)化子單元，用于將所述紅外光轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使每一個焦平面像元對應(yīng)圖像的一個像素； 所述存儲子單元，用于將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為原始灰度值保存。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述背景估計單元包括背景估計參數(shù)設(shè)定子單元及估計子單元，其中， 所述背景參數(shù)設(shè)定子單元，用于設(shè)定Kp K2和C背景估計參數(shù)； 所述估計子單元，用于根據(jù)所述背景參數(shù)計算估計背景的值。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述背景參數(shù)設(shè)定子單元還用于計算所述背景估計參數(shù)Kp K2和C。
【文檔編號】G06T5/00GK103491318SQ201310441849
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】范少華 申請人:海視英科光電（蘇州）有限公司