专利名称：多通道红外探测器中条纹非均匀性实时校正方法
技术领域：
本发明涉及一种多通道红外探测器条纹非均勻性校正方法，特别涉及一种适合硬件实时实现的条纹非均勻性校正方法。
背景技术：
近年来，红外成像技术取得了很大进步，在国防建设和国民经济领域得到广泛应用，特别是已成为军事侦察与预警中的核心技术和重要手段。然而，受制造工艺、结构以及材料等因素限制，红外探测器存在非均勻性问题。非均勻性导致红外探测器温度分辨率和空间分辨率不高，影响了红外系统的成像质量，限制了红外整机的探测距离。因此，对红外图像进行非均勻性校正，不仅在理论上具有重要意义，实用中也有迫切需求。多通道红外探测器的非均勻性根据产生机理不同分为探测单元引起的点状非均勻性和读出电路引起的条纹非均勻性。点状非均勻性是由于不同探测单元对相同红外辐射的响应存在差异而产生；条纹非均勻性是由于多通道红外探测器的像元使用的读出通道不同而产生。因为读出通道放大器在晶体管阈值电压等方面不同，所以使用不同读出通道的像元之间具有不同的噪声，该噪声呈现直条状，具有竖直方向的相关性，被称为条纹非均勻性。目前，非均勻性校正技术主要分为辐射源标定和场景非均勻性校正两大类。辐射源标定非均勻性校正，如单点、两点以及多点校正等，通过不同探测单元对参考辐射源的响应计算校正参数，原理简单、易于硬件实现，缺点是需要对系统周期性标定以消除校正参数的漂移，并且在标定期间探测器不能成像。场景非均勻性校正，如图像配准校正、神经网络校正以及统计滤波校正等，无需参考辐射源，能够根据场景信息自适应的更新校正参数，是目前算法研究和系统应用的重要方向。场景非均勻性校正缺点是算法的运算量大、收敛速度慢、校正后图像会残留“鬼影”，在一定程度上给后续图像处理算法带来困难。因此，现有非均勻性校正算法存在以下缺点(1)多数算法仅考虑了探测单元引起的点状非均勻性， 忽略了读出通道引起的条纹非均勻性，然而，条纹非均勻性同样严重影响了多通道红外探测器的成像质量；(2)现有的辐射源标定非均勻性校正需要周期性标定校正参数；(3)现有的场景非均勻性校正运算量大、收敛速度慢，不能满足系统实时处理需求。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种算法简单、适用性强、效果良好、且适合硬件实时实现的多通道红外探测器条纹非均勻性校正方法。技术方案本发明所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，包括如下步骤(1)利用标准参考辐射源，初始化多通道红外探测器的条纹非均勻性变化区间 [NUfflin(J)，NUmax(J)] ；NUfflin(J)和NUmax(J)分别表示第j读出通道变化区间的最小值和最大值，第j读出通道对应于图像的第j列；
(2)输入原始红外图像Xraw ；(3)校正原始红外图像的点状非均勻性，输出点校图像)(fix ；(4)构造读出通道方向的高通滤波器，对点校图像)(fix高通滤波，得到)(fix的高频分量xMgh ；(5)对点校图像)(fix高频分量)(high像素点进行筛选，消除目标高频分量对条纹非均勻性校正参数的影响；(6)基于步骤( 计算第j读出通道条纹非均勻性的校正参数0(j)；(7)对点校图像)(fix的条纹非均勻性进行抑制，输出校正图像Xout ；(8)更新第j读出通道条纹非均勻性的变化区间[NUmin(j)，NUmax(J)]；(9)输入新一帧原始红外图像，跳转至步骤(3)。本发明步骤(1)中，条纹非均勻性变化区间的估计服从高斯3 σ分布，即样本期望的三倍方差内是正常数值，表示为集合Y，
权利要求
1.一种多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于包括如下步骤(1)利用标准参考辐射源，初始化多通道红外探测器的条纹非均勻性变化区间 [NUfflin(J)，NUmax(J)] ；NUfflin(J)和NUmax(J)分别表示第j读出通道变化区间的最小值和最大值，第j读出通道对应于图像的第j列；(2)输入原始红外图像Xmw;(3)校正原始红外图像的点状非均勻性，输出点校图像)(fix；(4)构造读出通道方向的高通滤波器，对点校图像)(fix高通滤波，得到)(fix的高频分量Xhigh ；(5)对点校图像)(fix高频分量)(high像素点进行筛选，消除目标高频分量对条纹非均勻性校正参数的影响；(6)基于步骤( 计算第j读出通道条纹非均勻性的校正参数0(j)；(7)对点校图像Xfix的条纹非均勻性进行抑制，输出校正图像Xout；(8)更新第j读出通道条纹非均勻性的变化区间[NUmin(j)，NUmax(j)]；(9)输入新一帧原始红外图像，跳转至步骤(3)。
2.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(1)中，条纹非均勻性变化区间的估计服从高斯3 ο分布，即样本期望的三倍方差内是正常数值，表示为集合Y，Y= {X (k) I μ "3 O ≤ X (k)≤μ +3 O，1 ≤k ≤η}
3.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(3)中，利用两点校正算法对原始红外图像Xraw的点状非均勻性进行校正，两点校正中参考辐射源的低温设定为T1ot = -10°C，高温设定为Thigh = 80°C，校正公式为
4.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(4)中，所述高通滤波器为高斯型高通滤波器，所述高斯型高通滤波器的传递函数表达式为
5.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤⑷中，像素(i，j)高频分量)(high(i，j)表达式为Xhigh(j' j) = I [H(ρ, q) · ξ [Xfix (i,j) · ("l)i+J]] · ("l)i+J其中，ξ [ ·]表示傅里叶变换，ξ ·]表示傅里叶反变换，P和q分别表示频域横坐标和纵坐标，i和j分别表示时域图像行数和列数，240,1 ^ j ^ 320。
6.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(5)中，点校图像)(fix高频分量)(high的筛选准则是
7.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(6)中，校正参数0(j)的表达式为，0(j) = E[X' high(i，j)]其中，Ε[·]是期望运算，X' high(i，j)是高频分量的筛选输出，i和j分别是图像的行数和列数。
8.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(7)中，像素(i，j)处的校正输出Xout (i，j)表达式为Xout (i'j) = Xfix (i, j)-0( j)其中，)(fix(i，j)是点校图像(i，j)处的像素值，0(j)是第j读出通道的校正参数，i和 j分别是图像的行数和列数。
9.根据权利要求1所述的多通道红外探测器中条纹非均勻性实时校正方法，其特征在于步骤(8)中，第j读出通道条纹非均勻性变化区间的迭代更新准则是
全文摘要
本发明公开一种多通道红外探测器中条纹非均匀性实时校正方法，包括如下步骤(1)利用标准参考辐射源，初始化多通道红外探测器的条纹非均匀性变化区间；(2)输入原始红外图像；(3)校正原始红外图像的点状非均匀性；(4)对点校图像高通滤波；(5)对点校图像高频分量像素点进行筛选；(6)计算第j读出通道条纹非均匀性的校正参数；(7)对点校图像的条纹非均匀性进行抑制，输出校正图像；(8)更新第j读出通道条纹非均匀性的变化区间；(9)输入新一帧原始红外图像，跳转至步骤(3)。本发明对条纹非均匀性进行校正，进一步改善了多通道红外探测器的成像质量，极大提高了图像的校正精度。
文档编号G06T5/00GK102289788SQ20111016282
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者孙宁, 王寿峰, 白俊奇, 赵春光 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所