基于自适应红外图像校正算法红外热像仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于自适应红外图像校正算法红外热像仪。由于材料、工艺等原因，红外焦平面阵列各单元普遍存在响应不一致的现象，从而导致红外焦平面阵列存在非均匀性。本发明是一种基于传统两点定标校正的红外图像非均匀性实时自适应校正方法。该方法克服了传统两点校正的重复定标的缺点，使系统能够在工作中跟踪输入信号的变化，时刻保持最佳的校正效果，从而实现对红外图像的自适应实时校正。它通过在系数修正过程中加入修正判断，很大程度地改善了传统校正方法中的逐渐模糊和鬼影的问题。
【专利说明】基于自适应红外图像校正算法红外热像仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及红外成像【技术领域】，尤其是一种基于自适应红外图像校正算法红外热 像仪。
【背景技术】
[0002] 红外焦平面器件是军用红外热成像系统的核心部件，是发达国家为保证其军事实 力竞相发展的高科技产品，也是美国等西方国家对我国实行封锁/限制的关键技术。在民 用领域，红外焦平面探测器广泛应用于航天、工业、农业、医学和科学研究中，是红外成像光 谱仪，红外相机等仪器中的核心部件。随着焦平面探测器工艺水平的提高，红外焦平面的规 模已扩大至上百万像元。但是由于探测元之间相应的不一致，导致了探测器阵列的固定模 式噪声，通常表现为条纹状、网格状或斑驳感图案噪声。
[0003] 在理想情况下，红外焦平面阵列受均匀辐射时，输出幅度应完全一样。而实际上， 由于探测器的加工工艺、材料、温度和偏置情况的不均匀性，造成了输出幅度并不相同，即 红外焦平面阵列在外界同一均匀辐射场输入时各个像元之间响应输出的不一致性，这就是 所谓的红外焦平面阵列的非均匀性。从噪声的角度看，红外焦平面阵列噪声等于瞬态噪声 和空间噪声的总和。瞬态噪声是光子噪声、暗电流噪声及读出电路噪声共同作用的结果。而 空间噪声是红外焦平面阵列的非均匀性造成的，也称为固有空间噪声。瞬态噪声可以通过 多次求测量值的平均来消除，而固有空间噪声必须通过校正才可以消除。
[0004] 红外焦平面阵列器材的典型图像信号特征是不同的图像单元对应不同的红外探 测单元。与多远探测器相比较，由于采用了多路传输等信号处理技术，使整体成像性能获得 了显著提高，但由于放弃了放大器与探测器一一对应的工作模式，对红外焦平面阵列器材 的空间均匀性提出了更高的技术要求。现阶段红外焦平面阵列的整体成像性能主要受探测 器固定图案噪声限制，而不受时间噪声的限制。红外成像的非均匀性限制了红外焦平面阵 列成像系统的应用，非均匀性问题降低了红外成像系统的温度分辨率，使目标图像的可视 性受到严重影响。要解决红外焦平面阵列的非均匀性问题，就必须深入分析各种非均匀性 的来源及其表现形式，研究出有效的校正技术对其进行后期算法校正恢复。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种可以实现对红外图像的自适应实时 校正的基于自适应红外图像校正算法红外热像仪。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种基于自适应红外图像校正算法红外 热像仪，其自适应红外图像校正算法包含以下步骤：
[0007] 1)用两点定标法计算一组各单元的校正系数；
[0008] 2)在校正系数的修正过程中，首先计算校正后的图像的统计特性，得到图像的一 组统计均值数据，然后利用这组统计均值数据和原始图像校正数据获取每个像元的图像误 差f目息；
[0009] 3)在系数修正中加入修正判断，以此来区分是图像边缘还是脉冲噪声，如果是图 像边缘，则保留原校正系数，如果脉冲噪声，则根据误差信息修正系数，用修正后的系数进 行非均匀性校正，便可始终得到高质量图像。
[0010] 作为优选，所述步骤1)具体如下：在光路中插入一个均匀辐射的黑体，然后根据 各阵列元对高温和低温下均匀黑体辐射的响应计算出增益因子Gu和偏移因子％_，假设高 温和低温下所有阵列元的响应分别为V1^P U象元（i，j)在高温和低温均匀辐射下的响应 分别为Xi〇H)和Xij 〇 J ,阵列元的行数和列数分别为M和N,则
【权利要求】
1. 一种基于自适应红外图像校正算法红外热像仪，其特征是：其自适应红外图像校正 算法包含以下步骤： 1) 用两点定标法计算一组各单元的校正系数； 2) 在校正系数的修正过程中，首先计算校正后的图像的统计特性，得到图像的一组统 计均值数据，然后利用这组统计均值数据和原始图像校正数据获取每个像元的图像误差信 息； 3) 在系数修正中加入修正判断，以此来区分是图像边缘还是脉冲噪声，如果是图像边 缘，则保留原校正系数，如果脉冲噪声，则根据误差信息修正系数，用修正后的系数进行非 均匀性校正，便可始终得到高质量图像。
2. 根据权利要求1所述的基于自适应红外图像校正算法红外热像仪，其特征是：所述 步骤1)具体如下：在光路中插入一个均匀辐射的黑体，然后根据各阵列元对高温和低温 下均匀黑体辐射的响应计算出增益因子和偏移因子％_，假设高温和低温下所有阵列 元的响应分别为％和八，像元（i，j)在高温和低温均匀辐射下的响应分别为和 （(K)，阵列元的行数和列数分别为M和N，则
其中，
由此，得到：
将计算得到的每个阵列元的增益系数和偏移系数存入Flash，在开机校正的初 始过程中读出Flash中的系数数据，再对其进行乘加运算，便完成了对初始图像非均匀性 的实时校正。
3. 根据权利要求1所述的基于自适应红外图像校正算法红外热像仪，其特征是：所述 步骤2)具体如下：首先计算校正后的图像的统计特性，得到图像的一组统计均值数据，然 后利用这组统计均值数据和原始图像校正数据获取每个像元的图像误差信息，在获取误差 信息时，必须去除场景信息，用3X3的中值滤波处理图像的统计均值数据，所求得的中值 与原校正像素之差即为图像误差，设为中值，&1为校正后的原像素值，e」为图像误差， 则有 求得的e』就是像兀j的误差彳目息。
4.根据权利要求1所述的基于自适应红外图像校正算法红外热像仪， 其特征是：所述步骤3)具体如下：在系数修正中加入修正判断，以此来区分 是图像边缘还是脉冲噪声，如果是图像边缘，则保留原校正系数，如果脉冲噪 声，则根据误差信息修正系数，将中值滤波模板的9个值从小到大排列，即
然后去除最大值和最小值， 即：
求出的判断值，对系数的修正取决于判断值与门限值的比较，若判断值小于门限值，则 修正系数，反之则保留原系数，即（Kup)j<GO」，其中，&是系数修正的门限值。
【文档编号】G01J5/00GK104406699SQ201410704339
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】黄红友 申请人:浙江红相科技股份有限公司