基于红外探测器的片间非均匀性校正方法

技术领域

本发明涉及光电探测图像处理技术领域，尤其涉及一种基于红外探测器的片间非均匀性校正方法。

背景技术

红外探测器因体积小、结构紧凑、作用距离远等优点而被广泛应用，随着像元规模的增大，红外探测器的非均匀性响应进一步增强，对工程化应用产生较多的负面影响。红外探测器的非均匀性响应主要来自三个方面：（1）受制作工艺和自身材料的限制，不同像元之间的响应特性均存在差异；（2）红外探测器的内部一般采用按列读出，列通道之间存在差异性；（3）在图像采集电路方面，往往需要多路并行读出，不同的电路通道增益均存在差异性。但现有技术是对红外探测器的每个基片的像元进行校正，未考虑片间非均匀性。

发明内容

本发明为解决现有技术是对红外探测器的每个基片的像元进行校正，未考虑片间非均匀性的缺点，提供一种基于红外探测器的片间非均匀性校正方法，能够自适应调整积分时间，有效降低片间差异，降低红外探测器所成的红外图像的非均匀性校正难度，改善红外探测器的成像效果。

本发明提供的基于红外探测器的片间非均匀性校正方法，红外探测器的芯片由四个基片组成，具体包括如下步骤：

S1：在相同的温度条件下，依次采集四个基片在各预设积分时间下的各个像素点的响应值，根据四个基片的各预设积分时间及各预设积分时间所对应的各个像素点的响应均值构建四个基片的响应均值公式，获得四个基片的响应系数及本底响应系数；

四个基片的响应均值公式分别为：

（1）；

（2）；

（3）；

（4）；

其中，

S2：将第一基片的输入积分时间设为t，结合步骤S1的计算结果并通过式（1）计算第一基片的响应均值；

S3：使第二基片的响应均值与第一基片的响应均值相等，通过式（2）计算第二基片的目标积分时间，并使第二基片的输入积分时间与目标积分时间相同；

S4：重复步骤S3，确定第三基片和第四基片的输入积分时间，实现红外探测器的片间非均匀性校正。

优选地，在步骤S1中，四个基片的预设积分时间均相同，且预设积分时间的个数不少于两个。

优选地，在进行步骤S2的操作之前还需进行盲元剔除操作，使红外探测器的盲元不参与响应，盲元剔除操作具体包括如下步骤：

S11：保持四个基片的积分时间相同，利用红外探测器连续采集100帧红外图像，通过下式计算红外探测器的平均图像

（5）；

其中，L

S12：遍历平均图像上的所有像素点，通过下式对平均图像的盲元像素进行判定，并将所有盲元像素均替换为当前盲元像素在3*3邻域内的非盲元像素的平均灰度值：

（6）；

其中，

优选地，待测基片的响应均值与输入积分时间近似呈线性关系：

（7）；

其中，Y为待测基片的响应均值，K为待测基片的响应系数，B为待测基片的本底响应系数，T为待测基片的输入积分时间。

优选地，待测基片的输入积分时间与响应电压的公式为：

（8）；

（9）；

其中，

与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

本发明提出的基于红外探测器的片间非均匀性校正方法，通过采集不同积分时间下的四个基片的各像素点的响应值以确定每个基片的响应系数和本底响应系数，在对红外探测器的盲元进行去除后，以第一基片的均值为基准，自适应调节其他三个基片的输入积分时间，能够快速且有效的降低片间差异，为后续的定标降低难度。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的基于红外探测器的片间非均匀性校正方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例提供的红外探测器的基片排列示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

图1示出了根据本发明实施例提供的基于红外探测器的片间非均匀性校正方法的流程，图2输出了根据本发明实施例提供的红外探测器的基片排列。

如图1-图2所示，本发明提供的基于红外探测器的片间非均匀性校正方法，红外探测器的芯片由四个基片（D1、D2、D3和D4）组成，具体包括如下步骤：

S1：在相同的温度条件下，依次采集四个基片在各预设积分时间下的各个像素点的响应值，根据四个基片的各预设积分时间及各预设积分时间所对应的各个像素点的响应均值构建四个基片的响应均值公式，获得四个基片的响应系数及本底响应系数；

四个基片的响应均值公式分别为：

（1）；

（2）；

（3）；

（4）；

其中，

在步骤S1的图像采集阶段，由制冷机为红外探测器提供冷量并为红外探测器的组件提供真空绝热排气口，本发明实施例利用制冷机将红外探测器制冷到80K的工作温度，当红外探测器的状态稳定后对基片的数据进行采集，采集四个基片的各预设积分时间均相同，且每个基片的预设积分时间的个数不少于两个。

在进行步骤S2的操作之前还需进行盲元剔除操作，使红外探测器的盲元不参与响应，盲元剔除操作具体包括如下步骤：

S11：保持四个基片的积分时间相同，利用红外探测器连续采集100帧红外图像，通过下式计算红外探测器的平均图像

（5）；

其中，L

S12：遍历平均图像上的所有像素点，通过下式对平均图像的盲元像素进行判定，并将所有盲元像素均替换为当前盲元像素在3*3邻域内的非盲元像素的平均灰度值：

（6）；

其中，

S2：将第一基片的输入积分时间设为t，结合步骤S1的计算结果并通过式（1）计算第一基片的响应均值；

S3：使第二基片的响应均值与第一基片的响应均值相等，通过式（2）计算第二基片的目标积分时间，并使第二基片的输入积分时间与目标积分时间相同；

S4：重复步骤S3，确定第三基片和第四基片的输入积分时间，实现红外探测器的片间非均匀性校正。

下面对积分时间与响应均值的线性关系进行解释：由红外探测器的读出电路的读出数据可知，红外探测器的响应电压与积分时间之间近似呈线性关系，且因响应电压与各基片的响应均值之间存在线性关系，因此，待测基片的响应均值与输入积分时间近似呈线性关系：

（7）；

其中，Y为待测基片的响应均值，K为待测基片的响应系数，B为待测基片的本底响应系数，T为待测基片的输入积分时间。

待测基片的输入积分时间与响应电压的公式为：

（8）；

其中：

（9）；

其中，

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。