一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法与流程

本发明属于多光谱红外成像技术领域，涉及一种tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法。

背景技术：

某型多光谱红外成像系统采用国产多谱段tdi红外焦平面阵列，系统涵盖中波、长波探测器。红外探测器受材料和工艺等因素的限制，会存在不同程度的盲元，同时在使用过程中，盲元的数量也会因为外部因素或器件本身问题而逐渐增多，尤其长波器件更为突出。盲元的数量和分布对器件的性能影响很大，面阵红外探测器所成图像中出现盲元，在图像中呈现为亮暗麻点，而tdi红外探测器成像中出现过多盲元，会形成大量的亮暗条纹，对图像的影响更为严重。因此盲元的检测尤为重要。红外探测器盲元判定的标准目前有响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等，种类较多，不同的系统判定的标准也有所不同，该系统探测器采用传统的标准方法检测盲元，替换后图像仍然存在很多不能替换的像元，图像质量不能达到系统要求。由于国产tdi探测器盲元数量较多，采用传统的盲元替代方法，将会损失大量的像元信息。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法，满足tdi红外探测器组件的系统成像质量要求，有效提高系统图像质量，改善人眼视觉效果。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法，其包括以下过程：

s1：低温黑体下tdi模式图像采集；

s2：低温黑体下bypass模式下图像采集；

s3：高温黑体下tdi模式图像采集；

s4：高温黑体下bypass模式图像采集；

s5：盲元检测；

s6：盲元替换。

其中，所述s5中，盲元检测包括死像元检测、噪声像元检测和闪变像元检测。

其中，所述死像元检测采用双参考源响应率检测法。

其中，所述死像元检测的过程为：

采用面源黑体测试，在低温黑体t1和高温黑体t2时，分别建立时间-空间数据集；先在时间方向上求灰度平均，即f帧平均得到每个像元在低温黑体t1和高温黑体t2的响应均值分别为dn1(i)和dn2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和f为tdi红外探测器组件所采集图像的帧数；

像元响应灰度按式(1)计算：

δdn(i)＝dn1(i)-dn2(i)(1)

平均响应灰度按式(2)计算：

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。

其中，所述噪声像元检测采用噪声电压检测法。

其中，所述噪声像元检测的过程为：

选择t1温度点，建立时间-空间数据集；对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测；

单像元噪声按式(4)计算：

f表示采集的帧数；dn(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度；

平均噪声按式(5)计算：

n为像元总数；

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元；

其中，所述闪变像元检测采用噪声及噪声等效温差检测法。

其中，所述闪变像元检测的过程为：

按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差netd(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差

像元噪声等效温差按式(7)计算：

t1和t2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点；

平均噪声等效温差按式(8)计算：

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元；

其中，所述s6中，死像元在tdi模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用tdi探测器盲元替换模式进行像元级替换。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的tdi红外探测器组件盲元检测及替换方法，已在系统的中波到甚长波六个谱段的成像中应用，证明方法可以有效提高成像图像质量；该方法适用范围广，可以普遍应用于采用中长波tdi红外探测器组件的成像系统中。

附图说明

图1-tdi红外探测器组件盲元检测及替换总流程。

图2-tdi模元式下盲元检测流程。

图3-bypass模式下盲元检测流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

红外探测器按照盲元的表现形式一般分为死像元、噪声像元和闪变像元。盲元判定的标准：响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等。盲元检测方案如下：

1)死像元检测

采用双参考源响应率检测法。

采用面源黑体测试，在低温黑体t1和高温黑体t2时，分别建立时间-空间数据集。先在时间方向上求灰度平均，即f帧平均得到每个像元在低温黑体t1和高温黑体t2的响应均值分别为dn1(i)和dn2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和f为tdi红外探测器组件所采集图像的帧数。

像元响应灰度按式(1)计算：

δdn(i)＝dn1(i)-dn2(i)(1)

平均响应灰度按式(2)计算：

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。

2)噪声像元检测

采用噪声电压检测法。

选择t1温度点，建立时间-空间数据集。对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测。

单像元噪声按式(4)计算：

f表示采集的帧数；dn(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度。

平均噪声按式(5)计算：

n为像元总数。

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元。

3)闪变像元检测

采用噪声及噪声等效温差检测法。

按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差netd(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差(同样计算f帧的数据。)

像元噪声等效温差按式(7)计算：

t1和t2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点。

平均噪声等效温差按式(8)计算：

每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元。

注：以上阈值的选取根据系统试验验证进行界定。

4)盲元替换方案：死像元按照传统的方法在tdi模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用tdi探测器盲元替换模式进行像元级替换。

上述所述tdi红外探测器组件盲元检测及替换方案，其具体实现过程为：

1、盲元检测及替换总流程

1)系统上电；

2)低温黑体下tdi模式图像采集；

3)低温黑体下bypass模式下图像采集；

4)高温黑体下tdi模式图像采集；

5)高温黑体下bypass模式图像采集；

6)盲元检测；

7)重复2)～6)步骤，整理盲元检测合集表；

8)系统断电；

9)重复1)～7)步骤，整理多次盲元数据集合；

10)进行像元级盲元替换；

11)进行死像元替换；

12)进行非均匀性校正；

13)成像；

14)查看盲元替换前后图像效果。

2、tdi模式下盲元的检测及替换

1)系统上电，设置探测器工作在tdi模式下；

2)将面源黑体对准系统窗口，分别在高温黑体t2和低温黑体t1下，采集一帧图像；

3)单帧t时间中，截取多帧规格为512×512的图像，每帧间隔可设置为20ms(可调整)。

4)在测得并整理出上述2组高低温图像数据后，按式1～9方法检测，分别得到死像元、噪声像元和闪变像元检测表；

5)死像元直接上传固化到系统电路中，采用中值滤波法进行像元的替换；噪声像元表和闪变像元表供系统盲元评判使用。

3、bypass模式下盲元检测及替换

1)设置面源黑体为低温温度；

2)分别设置探测器工作在bypass模式第一级到第六级，采集f1帧图像，每帧间隔约20s(时间间隔具备调整功能)；

3)设置面源黑体为高温温度；

4)分别设置探测器工作在bypass模式第一级到第六级，采集f1帧图像，每帧间隔约20s(时间间隔具备调整功能)；

5)在单帧t时间内的图像中截取规格为512×512的图像，高、低温下各f2帧图像；

6)按式(7)到(9)方法检测并整理闪变像元检测表。

4、重复2步骤验证多次，确认死像元集合x1；重复3步骤，包括单次通电过程中，多次采集测试，列出数据集合x2；将系统通断电，进行多次重新加电后2步骤中检测的盲元数据x3；将x3与x2的盲元合集；单次加电过程中，检测不少于3次，通断电检测不少于5次，整理盲元表x4。

5、盲元替换

1)将tdi模式下检测得到的死像元集合x1上传固化到系统电路中，并采用中值滤波法进行像元的替换；

2)将bypass模式下多次采集得到的闪变像元表x4，对tdi红外探测器组件串行接口进行替换模式设置，进行像元级的替换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。