[发明专利]一种基于斩波器的红外图像非均匀性校正方法

摘要

本发明公开了一种基于斩波器的红外图像非均匀性校正方法。该方法在基于变形透镜实时校正的基础上加以创新，设计并运用具有不同遮挡效果的斩波器代替原有变形镜的校正技术；同时提出斩波校正技术的解决方法，解决红外图像积分信号与斩波步进、转动周期之间的同步关系问题；解决由于红外探测器的体积非常小，不可能安装光电测角定位码盘，因此需要解决高温图像自动判别、背景图像自动判别、低温图像自动判别、半遮挡自动判别等问题，从而实现基于斩波的图像非均匀性校正。

主权项

一种基于斩波器的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、设计具有双温度特性斩波器的结构方案：双温度特性的斩波器主要包括连接件、灰体遮挡片、漫反射遮挡片；其中连接件与灰体遮挡片和漫反射遮挡片连接，带动灰体遮挡片和漫反射遮挡片转动；灰体遮挡片用于反射辐射源的热辐射，形成校正参考源；漫反射遮挡片用于反射辐射源的冷辐射，构成单点校正的补偿参考源；步骤二、建立识别斩波遮挡图像的数学分析模型：斩波器转动过程中各类斩波图像产生的时间相对固定，构建斩波器完全遮挡成像孔径的状态模型，便可类推到其他斩波器完全遮挡成像孔径的状态模型，由此将斩波器定位检测的工程问题转化为用方程求解的数学分析问题；在斩波器转动一周的时间内，针对所有可能出现的初始位置情况，每一种初始位置出现的完全遮挡状态出现的次数记为k，找到完全遮挡状态出现的最少次数N，k和N为自然数，这样才能保证积分信号的确定发送方式下对于任意初始位置条件帧周期都能处于完全遮挡时间内；基于数据分析模型，上述斩波器定位检测的工程问题便可以转化为在斩波器所有可能初始位置中找到k的最少可取值数N；步骤三、设计红外探测器、红外成像器与斩波器的步进脉冲周期之间的同步控制算法：系统向红外探测器发送积分信号，红外成像器会在积分信号时长内采集图像，然后由红外探测器向系统发送图像信号，发送积分信号的间隔为T，图像的帧周期也为T，斩波器的步进脉冲周期为T/N；在遮挡图像检测阶段，斩波器转动一周内如果出现N次完全遮挡状态，则系统向斩波器的步进电机需要发送N种相位对应的积分信号与脉冲信号；步骤四、提出斩波遮挡图像的多积分相位搜索定位流程：根据各测量值计算数学模型确定k的最少可取值数N；变换积分相位发送积分和电机脉冲信号；斩波器转动一周内接收到的图像序列逐帧地进行所有像素点的求和运算，统计出和值最小的一帧图像，记录此图像帧号；在发送N种相位对应同步积分信号后，得到N个最小值并在这些值中找出和值最小的一幅图像，即得到确定的漫反射完全遮挡图像，同时记录周号和帧号，以此帧号确定与漫反射图像位置对应的完全遮挡灰体图像和光路图像，以此周号确定校正工作状态下的积分信号相位，发送最终确定相位的积分信号开始图像的非均匀校正工作；步骤五、设计基于斩波器的红外图像非均匀性校正流程：固定图像噪声的低频部分可以通过成像光路图像与灰体遮挡图像求和之后生成的带通差分图像得到校正，固定图像噪声的高频部分可由成像光路图像与漫反射遮挡图像生成的差分图像经过单点校正和二维低通数字滤波得到处理，之后固定图像噪声的低频部分与固定图像噪声的高频部分求和，得到非均匀性校正图像，从而完成整个校正过程。