掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法

2023-11-30 18:52:36 5

專利名稱：掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法
技術領域：
本發明涉及一種非均勻校正方法，更具體地說，本發明涉及一種掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法。
背景技術：
紅外成像系統抗幹擾能力強，隱蔽性能好，大氣穿透能力強，適應多種特殊場合。 目前廣泛使用的紅外成像系統分為兩類一類是凝視型紅外成像系統，系統中光學部分把紅外場景聚焦到紅外焦平面上；另一類是掃描型紅外成像系統，系統由光機掃描和線列紅外焦平面兩部分夠成，系統把場景沿掃描方向逐步映射到紅外成像線列上。無論是在掃描型紅外成像系統中還是在凝視型紅外成像系統中，受到製造工藝的影響，紅外焦平面各個像元的響應並不一致，存在非均勻性，在圖像中表現為固定樣式噪聲 (fixed pattern noise，簡稱為FPN)，導致紅外圖像信噪比低，圖像質量差。因此需要對紅外圖像進行非均勻校正處理去除FPN。由於FPN在時域上存在漂移特性，基於場景的自適應校正方法能夠從非均勻性的表現形式出發進行校正，可以在一定程度上克服響應漂移帶來的校正誤差，不要求或只需要簡單地標定，根據場景信息自適應地更新校正係數。目前相對比較成熟的基於場景的自適應校正方法有時域處理算法、空域處理算法和基於運動估計的處理算法，但這些方法的提出都是針對凝視型紅外成像系統提出的，而掃描型紅外成像系統中使用的非均勻校正方法還未受到重視。直接把凝視型紅外成像系統中的非均勻校正方法運用到掃描型紅外成像系統中，存在一定的缺陷浪費了大量的存儲資源；導致收斂速度慢；沒有考慮到掃描型紅外成像系統的噪聲特點，會導致處理的圖像質量差。

發明內容
本發明的目的在於提供一種掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法，其佔用存儲資源少，收斂速度快，處理的圖像質量好。本發明的技術方案如下—種掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法，包括以下步驟從紅外探測器獲取紅外視頻流，並設置L= 1 ；對紅外視頻流的第L幀圖像進行垂直於掃描方向上的圖像分割，以形成k個區域，並保證每個區域中沿掃描方向上的像素數大於或等於3 ；設置m = 1 ； 判斷第L幀圖像的第m個區域是否為第一幀圖像的第1個區域；若第L幀圖像的第m個區域是第一幀圖像的第1個區域，則設置η = 0，並讀取線列探測器每個像元的增益係數初值 G0(i)和偏移係數初值Oji)，i表示不同的像元；根據增益係數Gn(i)和偏移係數0n(i)對第m個區域中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結果；對第m個區域中每個像素的非均勻校正結果執行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結果；根據第m個區域中每個像素的非均勻校正結果和非均勻校正期望結果，使用最陡下降法對增益係數6 (1)和偏移係數On(i)進行處理，以得到Gn+1⑴和0n+1⑴；設置η = η+1 ；判斷是否已經處理完所有
4k個區域；若已經處理完所有k個區域，則將k個區域的所有像素的非均勻校正結果進行合併，以得到第L個幀的紅外校正圖像；設置L = L+1，並重複對紅外視頻流的第L幀圖像進行垂直於掃描方向上的圖像分割，以形成k個區域，並保證每個區域中沿掃描方向上的像素數大於或等於3的步驟。本發明的非均勻校正方法還包括步驟若第L幀圖像的第m個區域不是第一幀圖像的第1個區域，則讀取第m個區域中每個像素的增益係數Gn和偏移係數0n。本發明的非均勻校正方法還包括步驟若還未處理完所有k個區域，則設置m = m+1，然後返回判斷第L幀圖像的第m個區域是否為第一幀圖像的第1個區域的步驟。本發明的非均勻校正方法還包括步驟在從紅外探測器獲取紅外視頻流，並設置 L = 1的步驟之前，分別獲取高溫Th和低溫IY下的均勻輻射場景圖像χ rr (Th)和χη、(Tl)， 其中r為均勻輻射場景圖像的像素的列坐標，r為像素的行坐標；沿掃描方向逐行計算均勻輻射場景圖像的灰度均值，以分別得線列掃描型探測器中第i個像元在高溫Th下的平
均灰度響應& (Th)和低溫IY下的平均灰度響應A(IY)，計算公式如下
權利要求
1.一種掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法，其特徵在於，包括以下步驟 從紅外探測器獲取紅外視頻流，並設置L=I;對所述紅外視頻流的第L幀圖像進行垂直於掃描方向上的圖像分割，以形成k個區域， 並保證每個所述區域中沿所述掃描方向上的像素數大於或等於3 ； 設置m = 1 ；判斷所述第L幀圖像的第m個區域是否為第一幀圖像的第1個區域； 若所述第L幀圖像的第m個區域是所述第一幀圖像的第1個區域，則設置η = 0，並讀取線列探測器每個像元的增益係數初值(i)和偏移係數初值Oji)，i表示不同的像元； 根據所述增益係數Gn(i)和所述偏移係數0n(i)對所述第m個區域中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結果；對所述第m個區域中每個像素的非均勻校正結果執行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結果；根據所述第m個區域中每個像素的非均勻校正結果和非均勻校正期望結果，使用最陡下降法對所述增益係數6 (土)和所述偏移係數0n(i)進行處理，以得到Gn+1(i)和0n+1(i)； 設置η = n+1 ；判斷是否已經處理完所有k個區域；若已經處理完所有k個區域，則將k個區域的所有像素的非均勻校正結果進行合併，以得到第L個幀的紅外校正圖像；設置L = L+1，並重複所述對所述紅外視頻流的第L幀圖像進行垂直於掃描方向上的圖像分割，以形成k個區域，並保證每個所述區域中沿所述掃描方向上的像素數大於或等於3 的步驟。
2.根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，還包括步驟若所述第L幀圖像的第m個區域不是所述第一幀圖像的第1個區域，則讀取所述第m個區域中每個像素的增益係數Gn和偏移係數On的步驟。
3.根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，還包括步驟若還未處理完所有k個區域，則設置m = m+1，然後返回所述判斷所述第L幀圖像的第m個區域是否為第一幀圖像的第1個區域的步驟。
4.根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，還包括步驟在所述從紅外探測器獲取紅外視頻流，並設置L = 1的步驟之前，分別獲取高溫Th和低溫IY下的均勻輻射場景圖像xn、(Th)和xn、(TL)，其中Γ為所述均勻輻射場景圖像的像素的列坐標，Γ為所述像素的行坐標；沿掃描方向逐行計算所述均勻輻射場景圖像的灰度均值，以分別得線列掃描型探測器中第i個像元在高溫Th下的平均灰度響應\ (Th)和低溫IY下的平均灰度響應\ (Tl)，計算公式如下
5.根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，所述根據所述增益係數Gn和所述偏移係數On對所述第m個區域中每個像素進行非均勻校正，得到非均勻校正結果的步驟是採用以下公式y(h，j) =Gn(h)x(h, j)+0n(h)，其中h為所述像素的列坐標，j為所述像素的行坐標，x(h，j)為當所述紅外視頻流處理到當前幀時在所述像素的位置(h，j)處的紅外探測器輸出的原始灰度值。
6.根據權利要求1所述的獲取方法，其特徵在於，還包括以下步驟根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，所述對所述第m個區域中每個像素的非均勻校正結果執行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結果的步驟是採用以下公式f(h，j) = median{y(h+p，j+q)}，其中 ρ e {-1,0,1}, q e {-1，0，1}，median 表示對集合{y(h+p，j+q)}中的所有數取中間大小的數作為非均勻校正期望結果。
7.根據權利要求1所述的非均勻校正方法，其特徵在於，所述根據所述第m個區域中每個像素的非均勻校正結果和非均勻校正期望結果，使用最陡下降法對所述增益係數Gn(i) 和所述偏移係數On(i)進行處理，以得到Gn+1⑴和0n+1(i)的步驟是採用以下公式Gn+1(i)
全文摘要
本發明公開了一種掃描型紅外成像系統的非均勻校正方法，包括以下步驟從紅外探測器獲取紅外視頻流，並設置L＝1；對紅外視頻流的第L幀圖像進行垂直於掃描方向上的圖像分割，以形成k個區域，並保證每個區域中沿掃描方向上的像素數大於或等於3；設置m＝1；判斷第L幀圖像的第m個區域是否為第一幀圖像的第1個區域；若第L幀圖像的第m個區域是第一幀圖像的第1個區域，則設置n＝0，並讀取線列探測器每個像元的增益係數初值G0(i)和偏移係數初值O0(i)，i表示不同的像元；根據增益係數Gn(i)和偏移係數On(i)對第m個區域中每個像素進行非均勻校正，以得到非均勻校正結果；對第m個區域中每個像素的非均勻校正結果執行鄰域中值處理，以得到非均勻校正期望結果。
文檔編號G06K9/32GK102385701SQ20111031215
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者周波, 梁琨, 樊凡, 馬泳 申請人:華中科技大學