图像探测器在轨噪声自动抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像探测器在轨噪声自动抑制方法，可以在星上实现图像探测器噪声的自动补偿。
【背景技术】
[0002]图像探测器，又叫图像传感器，是星载相机的核心部分。根据元件的不同，可分为 CCD(Charge Coupled Device，电荷親合元件)和 CMOS (Complementary Metal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。
[0003]CXD和CMOS尽管在技术上有较大的不同，但CXD和CMOS两者性能差距不是很大。目前CXD和CMOS图像探测器广泛应用于天文观测、可见光成像和空间光学等领域。
[0004]CCD和CMOS图像探测器的输出信号中夹杂着各种噪声和干扰，主要有热噪声、暗电流噪声、散粒噪声、复位噪声和读出电路引入的噪声等。这些噪声会对图像质量产生严重影响，在图像上表现为白噪点、暗电流非均匀一致性和固定模式噪声。虽然在硬件电路中会对这些噪声进行抑制，但是并不能完全消除这些噪声的影响，一般需要进行星上软件处理。
[0005]对图像中的白噪点进行处理的方法是在存储器中事先存储白噪点的位置信息，当图像探测器输出到该噪点时，用前一个或后一个像元的灰度作为该噪点的灰度输出。
[0006]对于暗电流非均匀一致性的处理方法是存储每个像元的校正系数，在图像探测器输出像元灰度时，给每个像元乘上对应的校正系数后进行输出。
[0007]由于CMOS图像探测器所特有的固定模式噪声与温度有关，因此需要存储不同温度下的标定图像，每帧图像需要减去相应温度的标定图像。
[0008]以上的星上软件处理方法需要耗费大量的卫星存储资源和运算资源；当图像传感器在轨性能下降时，还需要重新上传标定数据；但是这样仅能维持一段时间，随着星载相机图像探测器性能的进一步下降，需要不断地上传标定数据。
【发明内容】
[0009]为了解决现有技术中星上软件去除白噪点、暗电流非均匀一致性和固定模式噪声中计算量大、存储资源浪费和需要不断上传标定数据的技术问题，本发明提供一种图像探测器在轨噪声自动抑制方法。
[0010]本发明的技术解决方案:
[0011]一种图像探测器在轨噪声自动抑制方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0012]I】开始读取图像探测器的输出的新一帧图像；
[0013]2】在输出的图像进行目标检测:
[0014]若未检测到目标，则转入步骤3】；若检测到一个或多个目标，则转入步骤4】；
[0015]3】对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量并进行存储，转步骤5】；
[0016]4】对除目标所占区域外的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量并进行存储；目标所在区域内的像素灰度的噪声修正量取上一帧图像的相应区域的像素灰度的修正量，并存储；
[0017]5】将整帧图像的所有像素的原始灰度与相应的像素灰度的噪声修正量做差，得到修正后的整帧图像灰度，回到步骤I】。
[0018]本发明所具有的优点:
[0019]1、本发明能够最大程度上实时去除固定模式噪声、暗电流非均匀一致性和白噪点的影响。
[0020]2、本发明最大限度的减少了星上存储资源的浪费，只需一帧图像的存储资源。
[0021 ] 3、本发明能自适应固定模式噪声、暗电流非均匀一致性和白噪点的特征变化。
[0022]4、本发明不需地面不断地上传标定数据，具备自主性的优点。
[0023]5、本发明可以保证星载图像探测器在较高温度下工作。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的流程图；
[0025]图2为IIR自适应滤波流程图；
[0026]图3为本发明实施例示意图。
【具体实施方式】
[0027]图像探测器在轨噪声自动抑制方法，包括以下步骤:
[0028]I】开始读取图像探测器的输出的新的一帧图像；
[0029]2】在输出图像上进行目标检测:
[0030]若未检测到目标，则转入步骤3】；若检测到一个或多个目标，则转入步骤4】；
[0031]3】对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的固定模式噪声修正量并进行存储，转步骤5】；IIR自适应滤波处理的过程如图2所示，其中S为平滑因子，可取 2，4，8，16，32。
[0032]4】对除一个或多个目标所占区域外的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的固定模式噪声修正量并进行存储，目标区域的像素不做处理，其相应像素的噪声修正量与上一帧相应区域的噪声修正量相同；
[0033]5】将整帧图像的所有像素的原始灰度与相应的修正量做差，得到修正后的整帧图像灰度，转步骤I】。
[0034]实施例:
[0035]图像探测器在轨噪声自动抑制方法，包括以下步骤:
[0036]I】开始读取图像探测器的输出的新的一帧图像；
[0037]2】在输出图像上进行目标检测:
[0038]若未检测到目标，则转入步骤3】；若检测到一个或多个目标，则转入步骤4】；
[0039]3】对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的固定模式噪声修正量并进行存储，转步骤5】；IIR自适应滤波处理的过程如图2所示，其中S为平滑因子，可取 2，4，8，16，32。
[0040]4】对除一个或多个目标所占区域外的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的固定模式噪声修正量并进行存储，目标区域的像素不做处理，其相应像素的噪声修正量与上一帧相应区域的噪声修正量相同；
[0041]5】将整帧图像的所有像素的原始灰度与相应的修正量做差，得到修正后的整帧图像灰度，转步骤I】。
[0042]实施例:
[0043]a:图像探测器开始工作，尚未在图像探测器上检测到目标，对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量；
[0044]b:在图像探测器上检测到目标(如卫星)，对目标所占区域内的像素不计算噪声修正量，对目标所占区域外的像素计算噪声修正量；
[0045]c:目标移到图像探测器靶面的其它位置，同样对目标所占区域内的像素不计算噪声修正量，对目标所占区域外的像素计算噪声修正量；
[0046]d:目标移出图像探测器靶面，即图像探测器中无目标，对整帧图像的所有像素计算噪声修正量。
【主权项】
1.一种图像探测器在轨噪声自动抑制方法，其特征在于:包括以下步骤: I】开始读取图像探测器的输出的新一帧图像； 2】在输出的图像进行目标检测: 若未检测到目标，则转入步骤3】;若检测到一个或多个目标，则转入步骤4】； 3】对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量并进行存储，转步骤5】； 4】对除目标所占区域外的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量并进行存储；目标所在区域内的像素灰度的噪声修正量取上一帧图像的相应区域的像素灰度的修正量，并存储； 5】将整帧图像的所有像素的原始灰度与相应的像素灰度的噪声修正量做差，得到修正后的整帧图像灰度，回到步骤I】。
【专利摘要】本发明涉及一种图像探测器在轨噪声自动抑制方法，包括以下步骤：1】开始读取图像探测器的输出的新一帧图像；2】在输出的图像进行目标检测：3】对整帧图像的所有像素进行IIR自适应滤波处理，计算像素灰度的噪声修正量并进行存储；4】将整帧图像的所有像素的原始灰度与相应的像素灰度的噪声修正量做差，得到修正后的整帧图像灰度。本发明解决了现有技术中星上软件去除白噪点、暗电流非均匀一致性和固定模式噪声中计算量大、存储资源浪费和需要不断上传标定数据的技术问题，本发明能够最大程度上实时去除固定模式噪声、暗电流非均匀一致性和白噪点的影响。
【IPC分类】H04N5-361, H04N5-367, H04N5-365, H04N5-357
【公开号】CN104601906
【申请号】CN201410809483
【发明人】闫荣华, 胡永明, 彭进业, 马冬梅
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所, 西北工业大学, 西安杨森制药有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月20日