本發(fā)明涉及一種校正方法，具體是一種用于面陣相機(jī)成像的平場(chǎng)校正方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有成像技術(shù)中，成像鏡頭和照明會(huì)造成圖像的不均勻，影響成像結(jié)果。同時(shí)，當(dāng)相機(jī)自身存在固定模式噪聲或者光響應(yīng)不均勻時(shí)，所采集的圖像也會(huì)出現(xiàn)不均勻。針對(duì)照明成像的非均勻性校正方法只考慮到照明和成像的非均勻性，未對(duì)相機(jī)自身的固定模式噪聲進(jìn)行校正；針對(duì)相機(jī)和照明一起的非均勻性做的平場(chǎng)校正未考慮到校正過程的復(fù)雜性和頻繁性。例如：紅外面陣相機(jī)因?yàn)槠淠暢上?、高幀頻的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪遙感、夜視偵察、溫度監(jiān)控等各類紅外成像系統(tǒng)中。由于現(xiàn)階段制造水平的限制，紅外面陣相機(jī)各探測(cè)元之間普遍存在響應(yīng)的非均勻性，這種非均勻性形成了固定圖案噪聲，影響了系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于面陣相機(jī)成像的平場(chǎng)校正方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于面陣相機(jī)成像的平場(chǎng)校正方法，包括如下步驟：a.獲取均勻樣本的亮圖像(white)、暗圖像(black)；b.計(jì)算相機(jī)傳感器自身的固定模式噪聲和光響應(yīng)非均勻性；c.根據(jù)實(shí)際成像樣品及環(huán)境，獲取照明成像的非均勻性；d.計(jì)算平場(chǎng)校正的各項(xiàng)系數(shù)，對(duì)采集到的圖像做校正。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：對(duì)于同一個(gè)相機(jī)，a、b步驟只需要做一次，當(dāng)照明和成像發(fā)變化時(shí)，只需要結(jié)合a，b步驟的結(jié)果完成c，d步驟即可得到平場(chǎng)校正后的圖像結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法不需要頻繁的采用均一樣本來進(jìn)行平場(chǎng)校正，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇易于得到的樣本來獲得照明成像的非均勻性，同時(shí)結(jié)合預(yù)先獲取的white圖和black圖獲得相機(jī)的固定模式噪聲和光響應(yīng)非均勻性系數(shù)，可以很方便快捷的獲得相機(jī)的平場(chǎng)校正系數(shù)。使用本方法做平場(chǎng)校正的效果與現(xiàn)有方法的校正效果相當(dāng)，能完全解決由相機(jī)傳感器固定模式噪聲、光響應(yīng)非均勻性、照明成像光路不均勻造成的圖像質(zhì)量下降。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例中，一種用于面陣相機(jī)成像的平場(chǎng)校正方法，包括如下步驟：a.獲取均勻樣本的亮圖像(white)、暗圖像(black)；b.計(jì)算相機(jī)傳感器自身的固定模式噪聲和光響應(yīng)非均勻性；c.根據(jù)實(shí)際成像樣品及環(huán)境，獲取照明成像的非均勻性；d.計(jì)算平場(chǎng)校正的各項(xiàng)系數(shù)，對(duì)采集到的圖像做校正。

對(duì)于同一個(gè)相機(jī)，a、b步驟只需要做一次，當(dāng)照明和成像發(fā)變化時(shí)，只需要結(jié)合a，b步驟的結(jié)果完成c，d步驟即可得到平場(chǎng)校正后的圖像結(jié)果。

對(duì)于整個(gè)成像系統(tǒng)需要校正掉相機(jī)傳感器中的固定模式噪聲(fpn)、光響應(yīng)不均勻(prnu)以及照明和成像造成的光強(qiáng)分布的不均勻(nonuniformity)。

在實(shí)際處理中，prnu和nonuniformity混合在一起，難以分開。在通常的校正操作中需要很細(xì)致的使用均一樣本來采集white和black圖像，然后根據(jù)white和black圖像計(jì)算平場(chǎng)校正系數(shù)：

white＝p+f

black＝p×α+f

p為與光強(qiáng)相關(guān)的響應(yīng)系數(shù)，包含相機(jī)傳感器響應(yīng)非均勻性和光強(qiáng)分布不均勻；f為相機(jī)傳感器固定模式噪聲；α為黑白圖光強(qiáng)比值。

真實(shí)圖像i與實(shí)際獲取的圖像i0之間的關(guān)系可表示為：

i＝(i0-f)*p

p可以表示為乘性系數(shù)k；-f*p可表示為加性系數(shù)a。即i＝i0*k+a。

為了避免樣本上的臟污對(duì)校正系數(shù)造成影響，需要在采集white和black圖像時(shí)多次拍照。這在實(shí)際使用中很繁瑣，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不允許找到額外的均一樣本時(shí)，該方法也很不方便，甚至不具有操作性。同時(shí)，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)試或更換后，由于照明成像均勻性的差異，原有的系數(shù)可能不再適用。這些都需要有一套簡(jiǎn)便可行的方法來產(chǎn)生校正系數(shù)。

理論上，對(duì)于單一相機(jī)，prnu和fpn都是固定不變的，而照明的均勻性會(huì)根據(jù)照明和成像光路、樣品等的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變。因此，理論上只需要根據(jù)照明變化做nonuniformity處理，結(jié)合相機(jī)本身prnu和fpn就可以生成合適的校正系數(shù)。在平板顯示面板檢測(cè)中，nonuniformity處理并不需要額外使用均一的樣品來進(jìn)行，直接使用面板檢測(cè)的pattern玻璃就足以計(jì)算出需要的系數(shù)，這樣將大大減輕工作量。將nonuniformity和prnu，fpn分開是理論可行并且有必要的。

真實(shí)圖像i與實(shí)際獲取的圖像i0之間的關(guān)系可用第二種方法表示為：

i＝i0*prnu/nonuniformity+a

nonuniformity與prnu/fpn分離的方法基于如下假設(shè)和方法：

1,prnu與fpn一樣是像素級(jí)系數(shù)，nonuniformity為區(qū)域性系數(shù)。

2,對(duì)于相機(jī)首先由white和black測(cè)出k0、a0，然后由white圖計(jì)算出nonuniformity0，以此計(jì)算出prnu，保存prnu和a0作為相機(jī)配置文件，完成a，b步驟

3,在實(shí)際使用中根據(jù)樣品及照明的不同，測(cè)出相應(yīng)的nonuniformity，完成c步驟。則可計(jì)算出實(shí)際的k、a，完成d步驟。

相關(guān)公式有：

nonuniformity0＝uniformity(white-a0)

prnu＝k0*nonuniformity0

k＝prnu/nonuniformity

a＝a0

對(duì)于采集的圖像可使用如下公式進(jìn)行平場(chǎng)校正

i＝i0*k+a

以平板顯示面板檢測(cè)設(shè)備上的應(yīng)用為例，本發(fā)明的具體實(shí)施過程如下：

1，在某一光學(xué)成像系統(tǒng)下采用均一平坦樣本獲取純白圖像(white)，亮度以達(dá)到相機(jī)灰度深度的4/5為宜。為了消去樣本上的臟污，需要多次動(dòng)態(tài)采集，同時(shí)保證相機(jī)的曝光時(shí)間，增益等設(shè)置不變。

2，調(diào)整照明強(qiáng)度，在該光學(xué)成像系統(tǒng)下采用該均一平坦樣本獲取純黑圖像(black)，亮度以達(dá)到相機(jī)灰度深度的1/10為宜。為了消去樣本上的臟污，需要多次動(dòng)態(tài)采集，同時(shí)保證相機(jī)的曝光時(shí)間，增益等設(shè)置不變。

3，根據(jù)所獲取的white圖和black圖，按照公式計(jì)算相機(jī)的與prnu相關(guān)的系數(shù)k0和與fpn相關(guān)的系數(shù)a0，公式如下：

white＝p+f

black＝p×α+f

得到：

k0＝mean(p)/p

a0＝-f*mean(p)/p

4，根據(jù)white圖，計(jì)算出該成像系統(tǒng)下的照明成像光分布均勻性nonuniformity0，計(jì)算公式為：

nonuniformity0＝uniformity(white-a0)

計(jì)算相機(jī)的prnu系數(shù)，方法如下：

prnu＝k0*nonuniformity0

5，在面板檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，選取面板上可充滿整個(gè)成像視場(chǎng)的分布均勻的區(qū)域進(jìn)行成像，獲取其圖像均勻性，即為現(xiàn)場(chǎng)光分布的非均勻性nonuniformity。

6，按照如下公式，計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)條件下的平場(chǎng)校正系數(shù)：

k＝prnu/nonuniformity

a＝a0

按照公式i＝i0*k+a對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集到的圖像i0進(jìn)行平場(chǎng)校正?？傻玫狡綀?chǎng)校正后的均勻、高質(zhì)量圖像。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。