[发明专利]一种用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法

说明书

本发明公开了一种用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，所述方法包括：步骤1)获得预处理后的静态干涉条纹图像；步骤2)获得静态干涉条纹的真实空间频率；步骤3)CMOS图像传感器在一段时间内以固定帧频进行曝光采集一组动态干涉条纹图像；获得预处理后的动态干涉条纹图像；步骤4)计算动态干涉条纹的受到卷帘快门影响的空间频率以及每个像素输出的对比度和相位；步骤5)利用静态干涉条纹的真实空间频率和受到卷帘快门影响的空间频率，计算动态干涉条纹的移动速度；步骤6)利用静态干涉条纹的真实空间频率和动态干涉条纹的移动速度，对步骤4)中所得的每个像素输出的相位进行矫正，得到畸变校正后的像素输出相位。

技术领域

本发明涉及天文学和空间技术领域，特别涉及一种用于像素响应测量的动态干涉条纹畸变矫正方法。

背景技术

近年来，随着超大规模集成电路工艺的发展，CMOS图像传感器的分辨率、灵敏度、量子效率等技术指标有了大幅提升，再加上其本身体积小、质量轻、功耗低、读出帧率高、抗辐照能力强、造价低等优势，CMOS图像传感器在很多领域已经成为CCD的有力竞争对手，已被广泛应用于天文成像、光谱、天体测量、空间技术等领域。常见的CMOS图像传感器多采用卷帘快门，除了成本和工艺的限制外，相比于采用全局快门的CMOS，采用卷帘快门的CMOS在灵敏度、动态范围、噪声、帧率等方面有很大优势。但采用卷帘快门带来的一个问题是，在传感器和拍摄目标之间有相对运动时，所拍摄的图像会存在有几何畸变，在很多应用中需要对这种畸变进行矫正。

为了提高相应测量系统的精度，许多对图像传感器像素输入光强分布和输出分布之间关系进行标定的方法和技术被提了出来。但是这些方法考虑的最小单元均为1个像素，也就是假设一个像素内部不同位置对光的响应是相同的。但实际上，由于光刻工艺和相邻像素的干扰等问题，像素内不同位置的量子效率(即像素响应函数)是不相同的，很多情况下不能忽略这个问题。尤其是在天体测量和天文光度测量等应用当中，所成图像多为降采样或临界采样图像，忽略像素内部响应不均匀性会对测量结果产生很大影响。目前唯一能够对探测器阵列全部像素的响应函数进行标定的方法只有频域标定法。这类方法利用外差式激光干涉装置产生具有频差的两束激光，从而在探测器表面形成动态干涉条纹，通过对条纹图像的处理可以对探测器的像素响应频域特性进行反演，如图1所示。而如果用采用卷帘式快门的CMOS图像处理器采集动态干涉条纹图像，卷帘快门效应会使得图像产生几何畸变，在实际应用过程中需要对畸变图像进行矫正。

发明内容

本发明的目的在于克服用动态干涉条纹对卷帘快门CMOS图像传感器像素响应进行标定时图像存在卷帘快门畸变的缺陷，从而提供一种用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于像素响应测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，所述方法包括：

步骤1)调节激光束频差为0，在CMOS图像传感器表面产生静态干涉条纹，CMOS图像传感器在一段时间内以固定帧频进行曝光采集一组静态干涉条纹图像；对静态干涉条纹图像进行预处理，获得预处理后的静态干涉条纹图像；

步骤2)对步骤1)所得到的预处理后的静态干涉条纹图像进行处理，得到静态干涉条纹的真实空间频率；

步骤3)调节激光束存在一定频差，保持实验条件与步骤1)相同，在CMOS图像传感器表面产生动态干涉条纹，CMOS图像传感器在一段时间内以固定帧频进行曝光采集一组动态干涉条纹图像；对动态干涉条纹图像进行预处理，获得预处理后的动态干涉条纹图像；

步骤4)对步骤3)所得到的预处理后的动态干涉条纹图像进行处理，得到动态干涉条纹的受到卷帘快门影响的空间频率，以及每个像素输出的对比度和相位；

步骤5)利用步骤2)所得的静态干涉条纹的真实空间频率，和步骤4)所得到的受到卷帘快门影响的空间频率，计算得到动态干涉条纹的移动速度；