[发明专利]基于配准的扫描型红外成像系统场景非均匀性校正方法

摘要

一种基于配准的扫描型红外成像系统场景非均匀性校正方法，包括对红外视频流的前后帧进行配准，计算出场景的纵向平移量和横向平移量。利用傅里叶变换操作对前一帧图像进行平移，再与后一帧图像相减并除以纵向平移量的绝对值得到差分矩阵。对差分矩阵做初等变换，得到针对指定行的偏置非均匀性的差分矩阵，再对该矩阵的每列做部分累加得到偏置校正矩阵。对偏置校正矩阵按列求平均，得到偏置校正向量用于待校正图像的非均匀性校正。本发明的计算速度快，图像质量更好，具有很好的应用前景。

主权项

一种基于配准的扫描型红外成像系统场景非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入预设的大于零的整数常量L，设红外探测器的输出图像的分辨率为M×N，令m,n表示空间坐标，有m＝1,…,M，n＝1,…,N，设置一个大小为M×L的存储空间P；设置计数变量t，设置行数变量s，初始化s＝1，设置帧号标志变量k，初始化k＝1；(2)从红外探测器的视频流中获取连续前后两帧图像，记为y_k和y_k+1；对这两帧图像进行配准，计算出场景平移像素数，包括纵向平移d_v和横向平移d_h，判断是否0<|d_v|<1，是则进入步骤(4)，否则令k＝k+2，对新的两帧图像重新执行步骤(2)；(3)对y_k计算平移图像y_k^*如下，$y_k^{*}(m,n)=IFFT\left(Y_k\right(u,v\left)\exp \right(-j2\mathrm{\&pi;}\left(\frac{{\mathrm{ud}}_v}{M}+\frac{{\mathrm{vd}}_h}{N}\right)\left)\right)$其中，m,n为图像空间坐标，u,v为频率域坐标，Y_k(u,v)是y_k的频域图像，是y_k的平移图像，j为虚数单位；再计算差分矩阵D如下，$D=\frac{1}{\left|d_v\right|}(y_k^{*}-y_{k+1})$如果d_v>0，把D的第一行置为0；如果d_v<0，把D的最后一行置为0；把d_h分成整数部分Int(d_h)和小数部分ε(d_h)，即d_h＝Int(d_h)+ε(d_h)，如果d_h>0，去掉D中列坐标为n＝1,…,1+|Int(d_h)|的列；如果d_h<0，去掉D中列坐标为n＝N‑|Int(d_h)|,…,N的列；(4)对差分矩阵D进行初等变换，得到针对第s行偏置非均匀性的差分矩阵G；对于d_v>0的情况，如果s＝1，不需要执行任何操作；如果2≤s≤M，从1行到第s‑1行，顺序地将当前行的元素置为下一行元素的相反数；对于d_v<0的情况，如果s＝M，不需要执行任何操作；如果1≤s≤M‑1，倒序地将当前行的元素置为上一行元素的相反数；(5)对G中的每列执行累加，得到针对第s行偏置非均匀性的校正矩阵Q，校正矩阵Q中各元素计算方法如下，当m＝s时，令Q(m,n)＝0；当m＝1,…,s‑1时，$Q(m,n)=\underset{r=m}{\overset{s-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}G(r,n),n=1,...,N-\left|Int\left(d_h\right)\right|-1$当m＝s+1,…,M时，$Q(m,n)=\underset{r=s+1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}G(r,n),n=1,...,N-\left|Int\left(d_h\right)\right|-1$(6)对Q按列求平均，得到维度为M×1的校正向量c^s，第m行元素计算公式如下，$c^s(m,1)=\frac{1}{N-\left|Int\left(d_h\right)\right|-1}\underset{n=1}{\overset{N-\left|Int\left(d_h\right)\right|-1}{\&Sigma;}}Q(m,n)$把校正向量c^s的值保存到存储空间P的第t列中；(7)如果s<M，令s＝s+1；否则，令s＝1；(8)如果t<L，令t＝t+1，令k＝k+2，返回步骤(2)对新的连续两帧继续进行处理；否则，对存储空间P按列求平均，得到平均校正向量c_avg；(9)使用平均校正向量c_avg对红外探测器的输出图像进行非均匀性校正；(10)令t＝1，把存储空间P清零；(11)令k＝k+2，返回步骤(2)对新的连续两帧进行处理，动态更新平均校正向量c_avg。