专利名称：红外图像处理装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外热图像处理技术领域，尤其涉及一种红外图像处理装置及系统。
背景技术：
目前，红外图像处理技术已广泛应用于军事、医疗、消防、安防、交通、电力、建筑、电子制造和石化冶金等诸多领域。对应的红外系统在理想情况下，红外焦平面阵列受均匀辐射，输出幅度应完全一样。但实际上，由于制作器件的半导体材料不均匀(杂质浓度、晶体缺陷及内部结构的不均匀性等)、掩膜误差、缺陷、工艺条件及使用环境等影响下，其输出幅度并不相同，这就是红外焦平面阵列响应的非均匀性。红外非均匀性造成的原因有很多种，其中主要原因是热像探测元自身的非均匀性，另外红外焦平面阵列外界输入也会造成对非均匀的影响。如探测器的偏置电压、偏置电流的不同，也将造成输出的不均匀性，在图像上主要表现为空间噪声或固定图案噪声。而常用的红外非均匀性校正技术有很多种，如基于定标的一点校正、两点校正非均匀算法及均匀滤波算法等。一点校正非均匀算法就是在同一辐射条件下把各个热成像探测兀的输出信号校正为一致，即在某一入射福射下，把不同的热成像探测兀输出信号校正为其平均信号。校正过程分为标定和补偿两步，具体方法是先用预定温度下的均匀辐射黑体辐照探测器，得到此时每个探测元的响应输出，求其算术平均值；两点校正非均匀算法就是将所有探测单元的响应特性曲线通过旋转平移，变换为同一条响应特性曲线L。经校正后，在均匀的辐射输入情况下，各探测单元的输出电信号相同，从而消除了红外图像的非均匀性噪声，其不仅对器件的增益系数做补偿，还对偏置系数进行了校正。虽然热成像的非均匀性校正算法有很多种，但是目前还没有找到一种适应性较强的算法，各种非均匀校正算法都有它的不足，例如一点校正法仅能在一个定标点处把单元的输出信号校正一致，随着相对于这个定标点的偏移越大，由于探测器各探测元响应度的非一致性，校正误差也越大，校正精度较低，两点校正法的第二个定标点的选取存在困难，适应性差，当红外传感器长时间工作或环境温度发生变化时，焦平面阵列的非均匀性也发生漂移，红外图像校正效果逐渐恶化。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种能够有效提高红外图像质量，降低红外非均匀性，适应性强且移植性好的红外图像处理装置及系统。所述系统充分利用FPGA内部资源，实现红外图像实时非均匀性校正，增益校正精度达1/1024，偏移量校正精度达1/4096。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种红外图像处理装置，设有用于感测采集低温黑体、高温黑体、常温黑体及目标物分别对应的第一、第二、第三及第四响应值的红外传感器、存储有基于对低温黑体和高温黑体标定生成的用于非均匀性校正的数据的存储模块及用于输出红外图像的图像输出模块，所述数据至少包括第一偏移量、第一增益系数、盲元地址、盲元数据、第一响应值及第二响应值，所述红外图像处理装置还包括用于使用所述第一偏移量和第一增益系数且采用两点校正法和一点校正法对常温黑体的第三响应值进行处理得到第二偏移量和第二增益系数的偏移量修正模块；连接于偏移量修正模块的、用于对目标物的第四响应值中所述盲元地址对应的盲元数据用其物理地址周围多个像元的像元数据的算术平均值代替的盲元替换模块；连接于盲元替换模块的、用于采用第二偏移量和第二增益系数对盲元替换模块处理过的目标物的第四响应值实时进行非均匀性校正并传送给图像输出模块输出的非均匀性校正模块。进一步地，所述红外图像处理装置还设有连接于非均匀性校正模块的、用于红外图像输出的同时实时监测外界环境温度并判断温度变化是否超出预定范围以在超出预定 范围时对偏移量再次校正的温度判断模块；所述存储模块、偏移量修正模块、盲元替换模块、非均匀性校正模块及温度判断模块集成于一校正单元中，所述红外图像处理装置还设有连接并用于控制红外传感器、校正单元及图像输出模块相互配合地工作的控制模块。进一步地，所述红外图像处理装置还设有连接于偏移量修正模块的、用于依是否收到用户输入的标定指令判断是否需要进行标定的标定判断模块。进一步地，所述红外图像处理装置还包括连接于标定判断模块的、用于对读取的低温黑体和高温黑体分别对应的第一响应值和第二响应值标记盲元的盲元标记子模块；连接于盲元标记子模块的、用于采用两点校正法对盲元标记子模块所标记过盲元的第一响应值和第二响应值进行处理以得到并存储第一偏移量和第一增益系数的参数计算子模块。相应地，本实用新型实施例还提供了一种红外图像处理系统，设有用于进行军事或商业应用的红外图像应用装置，所述红外图像处理系统还设有连接于所述红外图像应用装置的、如上所述的红外图像处理装置。本实用新型实施例的红外图像处理装置及系统的有益效果是通过对常温黑体的红外图像采用两点校正法和一点校正法对标定的第一偏移量和第一增益系数再次修正，且使用修正后的参数进行非均匀性校正，从而有效提高了红外图像质量，降低了红外非均匀性，所述装置的移植性好。
图I是本实用新型实施例的红外图像处理方法的流程示意图。图2是本实用新型实施例的红外图像处理装置的功能模块示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例的红外图像处理装置及系统通过采用对常温黑体的红外图像采用两点校正法和一点校正法对标定的第一偏移量和第一增益系数进行再次修正，得到的标定参数更精确，且使用修正后的参数进行非均匀性校正，从而有效提高红外图像质量，降低红外非均匀性，所述方法的适应性强，运算速度快，能实现红外图像实时校正；硬件结构简单可靠，可移植性好，能方便地嵌入到其它红外图像的应用系统中，大大缩短产品的开发周期，降低成本，便于产品升级。所述装置的移植性好。请参考图1，本实用新型实施例的红外图像处理方法是基于对低温黑体和高温黑体标定生成的用于非均匀性校正的数据，所述数据至少包括第一偏移量、第一增益系数、盲元地址、盲元数据及低温黑体和高温黑体分别对应的第一响应值和第二响应值，所述红外图像处理方法包括标定判断步骤判断是否需要进行标定，若收到用户输入的标定指令则进入标定步骤；否则，进入常温黑体成像步骤。标定步骤包括高温黑体成像子步骤置高温黑体于红外传感器前，使红外传感器每个像元接受·均匀高温辐射，采集并读取高温黑体对应的第二响应值。低温黑体成像子步骤置低温黑体于红外传感器前，使红外传感器每个像元接受均匀低温辐射，采集并读取低温黑体对应的第一响应值。盲元标记子步骤对读取的所述低温黑体和高温黑体的分别对应的第一响应值和第二响应值标记盲元，得到包括盲元地址和盲元数据的盲元信息。参数校正子步骤采用两点校正法对标记过盲元的第一响应值和第二响应值进行处理得到所述第一偏移量和第一增益系数，参数校正子步骤中使用计算公式为，第一增益
γΤ2 _γΤ\
系数Gy. ~ρτ，第一偏移量η _ Tl r 其中，i表不像兀的第一轴坐标，j
VV—V V，
表示像元的第二轴坐标(本说明书中第一轴为X轴或Y轴，对应地第二轴为Y轴或X轴)，T1、T2表示低、高温黑体的区分标记，Gij表示坐标为ij的像元的第一增益系数，Yn和Yt2分别表示对标定时生成并存储的低、高温黑体的第一响应值、第二响应值求取的算术平均值，xIl、 H2分别表示标定时生成并存储的坐标为ij的像元对应于低、高温黑体的第一响应值、第二响应值，Qij表示坐标为i j的像元的第一偏移量。若不需要进行标定或参数校正子步骤之后则进入常温黑体成像步骤，即所述红外图像处理方法还包括常温黑体成像步骤置常温黑体于红外传感器前，使红外传感器每个像元接受均匀常温辐射，采集并读取此时的常温黑体对应的第三响应值。本实施方式中，常温黑体采用位于镜头和红外传感器之间的黑色档板，所述黑色挡板可移动遮盖住红外传感器。偏移量修正步骤使用所述第一偏移量和增益系数且采用两点校正法和一点校正法对常温黑体的第三响应值进行处理得到第二偏移量和第二增益系数，计算方法如下先使用计算公式Yij = Gij · Xi^Qij计算出常温黑体的第三响应值中国所有像元经过两点校正后的值Yij,并求其算术平均值YT3，再使用公式Q, u = Qij^Y13-Yij得到每个像元修正后的中间偏移量；偏移量修正步骤还包括浮点至定点转换、去符号处理子步骤，计算方法为对中间偏移量存储前(送入FPGA的RAM之前)进行去符号处理，得到第二偏移量Q" u =A+Qij+Y^-Yij，对标定生成的第一增益系数存储前(送入FPGA的RAM之前)进行浮点转换至定点的计算，得到第二增益系数
权利要求1.一种红外图像处理装置，其特征在于，设有用于感测采集低温黑体、高温黑体、常温黑体及目标物分别对应的第一、第二、第三及第四响应值的红外传感器、存储有基于对低温黑体和高温黑体标定生成的用于非均匀性校正的数据的存储模块及用于输出红外图像的图像输出模块。
2.—种红外图像处理系统，设有用于进行军事或商业应用的红外图像应用装置，其特征在于，所述红外图像处理系统还设有如权利要求I所述的红外图像处理装置，所述红外图像处理装置连接于所述红外图像应用装置。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种红外图像处理装置及系统，所述红外图像处理装置，设有用于红外传感器、存储模块及用于输出红外图像的图像输出模块，还包括偏移量修正模块、盲元替换模块及非均匀性校正模块。本实用新型实施例的红外图像处理装置及系统通过对常温黑体的红外图像采用两点校正法和一点校正法对标定的第一偏移量和第一增益系数再次修正，且使用修正后的参数进行非均匀性校正，从而有效提高了红外图像质量，降低了红外非均匀性，所述装置的移植性好。
文档编号G01J5/00GK202631114SQ20122008858
公开日2012年12月26日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者苏满红, 吴志敏, 钟江生, 叶玮渊 申请人:深圳职业技术学院