[发明专利]基于定标的场景自适应IRFPA非均匀性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像探测处理技术领域，具体属于红外焦平面探测技术中图像的校正方法。

背景技术

红外焦平面阵列成像系统由于具有灵敏度高,体积小,结构紧凑，作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候工作等优点，已成为红外热成像技术发展的趋势，而凝视型红外焦平面阵列已成为未来红外热成像系统发展的主流探测器件。但由于材料工艺和制造水平的局限性，红外焦平面阵列(IRFPA)各探测单元响应特性之间普遍存在着非均匀性，导致红外成像系统的温度分辨率等性能显著降低，直接影响系统性能，以至难以满足工程应用要求，因而工程中使用的红外焦平面阵列几乎毫无例外地都采用非均匀性校正技术。

目前国内外已出现多种多样的红外焦平面阵列非均匀性校正方法，归纳起来大致可以分为两类：一类是基于定标的校正方法，主要包括两点温度定标法(TPC)和多点温度定标法(ETPC)。该类校正方法具有算法简单灵活，运算速度快，易于硬件实现等优点，是目前工程应用中的主流方法。但受红外焦平面阵列工作时间和环境变化的影响，响应系数会发生缓慢漂移，从而影响非均匀性校正精度，通常需要周期性的定标，而不具有自适应校正能力，因此难以应对复杂多变的环境。另一类是基于场景的校正方法，主要包括恒定统计平均法(CSC）、时域高通滤波法(THPFC)和人工神经网络法(ANNC）等。该类方法通常利用图像序列并依据帧间运动来计算非均匀性校正系数，能够有效地克服红外焦平面阵列随工作时间和环境变化引起的响应系数漂移，不需要进行定标，只需根据场景信息实现IRFPA非均匀性自适应校正。却存在着算法复杂、运算量大、硬件实现困难，难以应用到工程系统中，无法在工程系统中展现其非均匀性校正效果的优越性。

在基于定标类的校正方法中，以两点温度校正法最具代表性，其算法原理简单，计算量小，易于实现，且校正精度较高，成为目前IRFPA成像系统中采用最广泛的一种校正方法。采用两点校正法需两个假设条件：一是每个探测元的响应是线性的，这一假设在探测元响应的大部分区域是成立的，但是在输入较小和接近饱和时不成立，因此此时探测单元表现出有较大的非线性；二是探测元的响应具有时间稳定性，否则，定标数据将会在使用时失去意义。

在实际应用中，每个探测元的响应并非完全线性，尤其在辐照度变化范围较大时，会引入较大的误差，表现出较明显的非线性。因此可以采用多点温度校正法来降低非线性带来的误差，其原理是将探测元的响应曲线合理地分为若干段，每段用两点校正算法校正，定标点越多，校正精度越高，合理的选择定标点的数目和位置，可使得整个校正系统达到最佳的配置和运行。

因此结合基于均匀辐射参考源的定标类算法的运算量小、实时性强和基于场景的非均匀性算法能自适应改变校正系数的优点，提出一种基于定标的场景自适应非均匀性校正方法，对红外图像进行实时非均匀性校正。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种自适应校正能力强、运算量较小、提高图像处理效果的基于定标的场景自适应IRFPA非均匀性校正方法。为达到上述目的，本发明的技术方案是：

基于定标的场景自适应IRFPA非均匀性校正方法，其包括以下步骤：

101、在均匀标准参考面源的辐射下，采集红外焦平面阵列IRFPA至少两个不同温度点的红外图像作为模板，模板图像对应探测单元的响应V_ij(φ)，其中：φ为均匀辐射通量，i、j分别为红外焦平面阵列探测单元的横坐标和纵坐标；

102、根据若干个温度点时的模板图像对应的响应V_ij(φ)，计算出校正增益系数G(i,j)和校正偏置系数O(i,j)；

103、根据场景图像的响应X(i,j)与模板图像的响应V_ij(φ)之间的相关系数计算式计算出相关系数R(p,q),,其中(p,q)为区域块的位置坐标；

104、根据公式Y(i,j)=G(i,j)*X(i,j)+R(p,q)*O(i,j)，得出校正后的场景图像输出Y(i,j)。

进一步的，步骤101中，红外焦平面阵列温度选取范围为-20°C到80°C。

进一步的，步骤102中，校正增益系数G(i,j)的计算公式为：