[发明专利]一种四方棱镜扫描成像系统的图像非均匀性矫正方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，具体涉及一种四方棱镜扫描成像系统的图像非均匀性矫正方法。

背景技术

四方棱镜扫描机构是一种红外扫描相机中最常用的扫描镜之一，其主要优点是扫描效率高，动平衡也较好，没有像旋。

传统的四方棱镜扫描机构，其底部留有一块不透光区，这是因为当假设地面为理想的朗伯体，并忽略不同扫描角的大气路径长度不同造成的大气透过率的差别时，假设相机的瞬时视场为2W，对应地面面元为dA，扫描角为θ，飞行高度为h，相机通光面积为S，如图2所示，可以导出相机接收到的辐射功率为

dP＝NπhW²Scosθ

式中，P是相机接收到的辐射功率，N是辐射亮度。从上式知，相机接收到的辐射功率与Scosθ成正比，所以引入这样一个不透光区，使得相机的通光面积产生几何渐晕，使相机的通光面积按与cosθ成反比的关系变化，即扫描视场边缘比中心有较大的通光面积。

由四方棱镜反射的光线通常被分成左、右两路，同时通过两边的反射镜进入物镜系统。有不透光区的四方棱镜光路参见图3，图中：a为棱镜边长，α为四方棱镜的转角，θ为扫描角，扫描角与棱镜转角之间存在二倍角关系，即θ＝2α，A，B，D，E，F，G，H，M，N，P，Q，O代表四方棱镜转到不同角度时各点的不同位置。

当四方棱镜在位置1时，α＝θ＝0，相机扫至视场中心，两边的光束的宽度是相等的。图中的EFGH区域是四方棱镜的不透光区，从该区反射的光线不能再从两边的平面反射镜反射。此时，水平方向的通光孔径为：

S1=MN‾-FH‾]]>

转动四方棱镜，两边的光束的宽度不再相等，随着扫描角的增加，一边越来越多，另一边越来越少。棱镜转至位置2时，相机扫描至视场边缘。不透光区减小至零。此时，水平方向的通光口径为：

S2=BC‾]]>

为证明引入这样一个不透光区，则可以保证在四方棱镜旋转的过程中，相机接收到的辐射功率在整个扫描视场内是均匀的，我们只需要证明进入相机光线系统的光束总宽度是不变的。因为当进入相机光线系统的光束总宽度不变的情况下，落到探测器上的照度也是不变的。所以下面就通过证明前者来说明问题。

当四方棱镜在位置1时，两边反射镜收集光束的总宽度为：

2OG=2(22a-FH‾2)=2a-FH‾]]>

在位置2时，两边反射镜收集光束的总宽度为：

因此，只要将不透光区的尺寸选为