多色红外探测器的控制方法和装置、电子设备及存储介质

本发明属于红外辐射探测，具体涉及一种多色红外探测器的控制方法和装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、红外探测器根据探测的波长范围，分为单色红外探测器和多色红外探测器。多色红外探测器具有同时探测多个波段的特点，可以提供更全面、详细的红外图像信息。多色红外探测器一般通过红外焦平面阵列(irfpa)来实现。irfpa包括多个感光元件阵列，每个元件可以对应到不同波段。每个感光元件将红外辐射转化为电荷信号，进而通过电子学控制系统进行信号处理和采集。多色红外探测器相对于单色红外探测器具有更丰富、更准确的目标信息获取能力，更高的目标识别和分类能力，更强的抗干扰能力，适用于不同的特定应用场景。

2、fpga是一种可编程逻辑器件，具有可重构的硬件结构，可以针对特定应用进行定制化配置。fpga的灵活性使得它可以根据具体的红外探测器需求进行定制配置，实现高速、实时的数据处理和控制应用。

3、现有技术中基于fpga的红外探测器电子学控制方法仅能应用于单色红外探测器中，难以应用于多色红外探测器中，影响了多色红外探测器的普及性使用。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多色红外探测器的控制方法和装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中存在的基于fpga的红外探测器电子学控制方法仅能应用于单色红外探测器中，难以应用于多色红外探测器中，影响了多色红外探测器的普及性使用的技术问题。

2、为了实现上述目的，本技术采用的一个技术方案是：

3、提供一种多色红外探测器的控制方法，应用于下位机pl端，包括：

4、获取控制信号数据，所述控制信号数据由上位机下发至下位机ps端，并经所述下位机ps端解析后发送；

5、基于所述控制信号数据，构建读出电路配置信息并输出至读出电路，以使所述读出电路可基于所述读出电路配置信息输出探测器的探测信号；

6、基于所述控制信号数据，控制模数转换器工作采集所述读出电路输出的探测信号，得到图像信号数据；

7、对所述图像信号数据进行图像增强处理；

8、将经过图像增强处理的所述图像信号数据存储至缓存模块；

9、由所述缓存模块中提取所述图像信号数据进行图像融合，之后将经过所述图像融合的所述图像信号数据存储至所述缓存模块中；以使所述下位机ps端可由所述缓存模块读取所述图像信号数据并传送至所述上位机进行图像显示。

10、在一个或多个实施方式中，所述读出电路配置信息包括读出电路的静态配置信息和时序控制信息，所述时序控制信息包括时钟信号、波段信号和同步信号，所述波段信号包括不同电平状态以标定不同波段模式，每一波段模式由多个波段中选取一个波段输出探测信号，所述同步信号包括不同电平状态以标定所述波段模式中每一帧的起始位点；

11、所述基于所述控制信号数据，构建读出电路配置信息并输出至读出电路，以使所述读出电路可基于所述读出电路配置信息输出探测器的探测信号的步骤具体为：

12、同步传输时钟信号、波段信号和同步信号至读出电路，以使所述读出电路基于所述时钟信号、波段信号和同步信号确认当前帧的波段信息，并控制输出对应探测器的探测信号。

13、在一个或多个实施方式中，所述基于所述控制信号数据，控制模数转换器工作采集所述读出电路输出的探测信号，得到图像信号数据的步骤包括：

14、基于所述控制信号数据获取信号抽取率；

15、获取模数转换器输出的差分信号，基于所述信号抽取率对所述差分信号进行过采样，得到所述图像信号数据并存储至队列中。

16、在一个或多个实施方式中，所述对所述图像信号数据进行图像增强处理的步骤包括：

17、由块存储器中读取非均匀校正系数，所述非均匀校正系数存储于非易失性存储芯片中，并在上电时由所述下位机ps端读取并写入所述块存储器；

18、基于所述非均匀校正系数，对所述图像信号数据中每一像素点的数据进行非均匀校正，得到经过非均匀校正的图像信号数据。

19、在一个或多个实施方式中，所述非均匀校正系数包括校正增益系数ai，j和校正偏置系数bi，j，所述校正增益系数ai，j和校正偏置系数bi，j满足下式：

20、

21、式中，si,j(φh)和si,j(φl)分别为探测器在(i,j)点处高温和低温的输出电压响应，表示在高温下红外探测单元响应输出的均值，表示在低温下红外探测单元响应输出的均值，满足下式：

22、

23、所述基于所述非均匀校正系统，对所述图像信号数据中每一像素点的数据进行非均匀校正的步骤具体为：

24、基于以下公式计算经过非均匀校正的每一像素点的数据yi,j：

25、yi,j＝ai,j·xi,j+bi,j。

26、在一个或多个实施方式中，所述获取所述图像信号数据，并对所述图像信号数据进行图像增强处理的步骤包括：

27、对所述图像信号数据进行行缓存，得到包括至少三行像素点的模板，所述图像信号数据的每一像素点数据依序进入和输出所述模板；

28、对所述模板内的像素点数据进行疵点识别；

29、针对被确认为疵点的像素点数据，基于邻近像素点数据的平均值进行修正。

30、在一个或多个实施方式中，所述对所述模板内的像素点数据进行疵点识别的步骤包括：

31、判断所述模板中每一3*3矩阵的中心像素点数据的坐标是否为预设疵点坐标；

32、若是，将所述3*3矩阵的中心像素点数据认定为疵点；

33、和/或，计算所述模板中每一3*3矩阵的中心像素点数据与所有周围像素点数据的差值；

34、当所述中心像素点数据与所有周围像素点数据的差值均为正值或负值，且所述中心像素点数据与所有周围像素点数据的差值的绝对值均大于阈值时，将所述中心像素点数据认定为疵点。

35、在一个或多个实施方式中，所述获取所述图像信号数据，并对所述图像信号数据进行图像增强处理的步骤包括：

36、获取所述图像信号数据中第m帧数据；

37、统计所述第m帧数据的每一像素值，得到原始图像直方图；

38、对所述原始图像直方图进行累积操作，得到累积直方图；

39、基于所述累计直方图计算得到像素值映射表，所述像素值映射表中每一元素用于描述原始像素值和均衡化后像素值的映射关系；

40、基于所述像素值映射表，对第m+n帧数据进行直方图均衡化处理，其中，n为所述多色红外探测器的红外波段数量。

41、在一个实施方式中，所述图像信号数据包括三个不同红外波长的图像数据，所述由所述缓存模块中提取所述图像信号数据进行图像融合的步骤具体为：

42、将第一红外波长的图像数据输入g通道中；

43、分别计算第二红外波长的图像数据和第三红外波长的图像数据相对于第一红外波长的图像数据的差异部分，得到所述第二红外波长的特征图像数据以及所述第三红外波长的特征图像数据；

44、计算所述第二红外波长的特征图像数据相对于所述第三红外波长的特征图像数据的差异部分，得到所述第二红外波长的增强图像数据并输入r通道；

45、计算所述第三红外波长的特征图像数据相对于所述第二红外波长的特征图像数据的差异部分，得到所述第三红外波长的增强图像数据并输入b通道；

46、基于所述g通道、r通道和b通道，得到图像融合后的所述图像信号数据。

47、在一个或多个实施方式中，还包括：

48、获取芯片温度数据，并在芯片温度大于第一阈值时，发送报警信号，以使下位机暂停运行进入错误状态并报警。

49、为了实现上述目的，本技术采用的另一个技术方案是：

50、提供一种多色红外探测器的控制装置，包括：

51、命令接收模块，用于获取控制信号数据，所述控制信号数据由上位机下发至下位机ps端，并经所述下位机ps端解析后发送；

52、读出电路控制模块，用于基于所述控制信号数据，构建读出电路配置信息并输出至读出电路，以使所述读出电路可基于所述读出电路配置信息输出探测器的探测信号；

53、采集模块，用于基于所述控制信号数据，控制模数转换器工作采集所述读出电路输出的探测信号，得到图像信号数据；

54、图像处理模块，用于对所述图像信号数据进行图像增强处理；

55、存储模块，用于将经过图像增强处理的所述图像信号数据存储至缓存模块，以使所述下位机ps端可由所述缓存模块读取所述图像信号数据并传送至所述上位机进行图像显示。

56、为了实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

57、提供一种电子设备，包括：

58、至少一个处理器；以及

59、存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器执行如上述任一实施方式所述的多色红外探测器的控制方法。

60、为了实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

61、提供一种机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如上述任一实施方式所述的多色红外探测器的控制方法。

62、与现有技术相比，本技术的有益效果是：

63、本技术的控制方法中下位机pl端基于控制信号数据构建读出电路配置信息通过读出电路实现对多红外波段的探测信号的输出调节，并通过模数转换器采集读出电路输出的探测信号得到图像信号数据，对图像信号数据进行图像增强处理后存储至缓存模块，使得下位机ps端可读取图像信号数据并传送至上位机进行图像显示，实现了多波段的红外辐射信号采集、处理与成像显示，为用户提供更好的成像效果与目标信息获取能力。