[发明专利]多通道红外探测器中条纹非均匀性实时校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多通道红外探测器条纹非均匀性校正方法，特别涉及一种适合硬件实时实现的条纹非均匀性校正方法。

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匀性问题。非均匀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匀性校正，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匀性根据产生机理不同分为探测单元引起的点状非均匀性和读出电路引起的条纹非均匀性。点状非均匀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；条纹非均匀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，被称为条纹非均匀性。

目前，非均匀性校正技术主要分为辐射源标定和场景非均匀性校正两大类。辐射源标定非均匀性校正，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。场景非均匀性校正，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。场景非均匀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，现有非均匀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匀性，忽略了读出通道引起的条纹非均匀性，然而，条纹非均匀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匀性校正需要周期性标定校正参数；(3)现有的场景非均匀性校正运算量大、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匀性校正方法。

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[NU_min(j)，NU_max(j)]；NU_min(j)和NU_max(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X_raw；

(3)校正原始红外图像的点状非均匀性，输出点校图像X_fix；

(4)构造读出通道方向的高通滤波器，对点校图像X_fix高通滤波，得到X_fix的高频分量X_high；

(5)对点校图像X_fix高频分量X_high像素点进行筛选，消除目标高频分量对条纹非均匀性校正参数的影响；

(6)基于步骤(5)计算第j读出通道条纹非均匀性的校正参数O(j)；

(7)对点校图像X_fix的条纹非均匀性进行抑制，输出校正图像X_out；

(8)更新第j读出通道条纹非均匀性的变化区间[NU_min(j)，NU_max(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，条纹非均匀性变化区间的估计服从高斯3σ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)|μ-3σ≤X(k)≤μ+3σ，1≤k≤n}