一种红外测量图像的非均匀性矫正方法及装置

技术领域

本发明涉及红外测量技术领域，特别涉及一种红外测量图像的非均匀性矫正方法及装置。

背景技术

近几十年来，无论在军事还是在商业领域，红外成像技术获得了突飞猛进的发展，但是由于红外热像仪采集的图像往往会因为外界环境温度、成像电路电压等外界因素的改变，热像仪的响应系数就会发生变化严重影响图像的成像质量，因此需要对产生的图像进行校正。

相关技术中，当现场没有适合矫正的均匀挡片时，红外热像仪便不会像常规热像仪一样进行实时矫正，而在地面进行加载的初始矫正系数由于温度情况发生改变会造成实际测量时产生矫正误差。

基于此，目前亟需一种红外测量图像的非均匀性矫正方法及装置来解决上述技术问题。

发明内容

为了避免实际测量时产生矫正误差，本发明实施例提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正方法，包括：

获取地面环境的标准数据和真空环境的待矫正数据；其中，所述标准校准源包括标准温度和第一矫正矩阵；所述待矫正数据包括实际温度和实际图像矩阵；

利用热像仪对比所述标准温度和所述实际温度是否一致；

基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

优选地，所述获取地面环境的标准数据，包括：

利用所述热像仪在预设的温度间隔下进行图像标定处理，得到多个矫正矩阵和每个所述矫正矩阵对应的矫正图像；其中，所述温度间隔小于5°；

对所述矫正图像的图像质量进行判断，基于判断结果确定图像质量最佳的标准矫正图像；其中，所述标准矫正图像对应的温度条件为所述标准温度、所述标准矫正图像对应的矫正矩阵为第一矫正矩阵。

优选地，所述实际图像矩阵是在温度条件为所述实际温度时，利用所述第一矫正矩阵进行测量得到的图像矩阵。

优选地，所述基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵，包括：

当结果一致时，利用所述第一矫正矩阵对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵；

当结果不一致时，利用地面环境的第二矫正矩阵对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

优选地，所述空间矫正矩阵是通过将矫正矩阵中的元素与实际图像矩阵中对应位置的元素相乘得到的。

优选地，所述利用地面环境的第二矫正矩阵对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵，包括：

获取地面环境的第二矫正矩阵；其中，所述第二矫正矩阵是当温度条件为所述实际温度时在地面测量得到的；

基于所述实际图像矩阵和第一矫正矩阵，计算得到真空环境的原始图像数据矩阵；

基于所述原始图像数据矩阵和所述第二矫正矩阵，计算得到所述空间矫正图像矩阵。

优选地，所述空间矫正图像矩阵是通过如下公式计算得到的：

C

式中，C

第二方面，本发明实施例还提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正装置，包括：

获取单元，用于获取地面环境的标准数据和真空环境的待矫正数据；其中，所述标准校准源包括标准温度和第一矫正矩阵；所述待矫正数据包括实际温度和实际图像矩阵；

对比单元，用于利用热像仪对比所述标准温度和所述实际温度是否一致；

计算单元，用于基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

本发明实施例提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正方法及装置，首先在地面遍历多个温度，找出用于矫正图像的标准校准源，随后记录实际测量环境的温度值，并比较该温度值与标准校准源的温度值，当二者一致时则可以直接进行测量矫正，当二者不一致时，则先利用标准校准源的矫正矩阵计算出原始图像数据矩阵，再结合地面在该温度值时的矫正矩阵进行计算，得到空间中该温度时的矫正图像。通过上述方法实现仅利用地面矫正就可延伸到空间非均匀矫正，很好的满足了空间红外测量需求，同时很好解决了空间红外测量图像的条纹形状的非均匀性噪点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的红外测量图像的非均匀性矫正方法流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；

图3是本发明一实施例提供的红外测量图像的非均匀性矫正方法装置结构图；

图4是本发明一实施例提供的地面温度为30℃时进行平场矫正获得的图像；

图5是本发明一实施例提供的地面温度为10℃时进行平场矫正获得的图像；

图6是本发明一实施例提供的地面温度为50℃时进行平场矫正获得的图像；

图7是本发明一实施例提供的太空温度为-20℃时实际测量获得的图像；

图8是本发明一实施例提供的太空温度为-20℃时进行平场矫正获得的图像。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，为了解决红外热像仪不能像在地面条件下进行实时矫正而导致采集到的图片模糊、条纹、噪点等问题，本发明通过预先在地面环境获取基准校准源，随后根据太空实际测量温度判断其与基准校准源的关系，从而选择对应的计算方式计算出矫正图像矩阵。

下面描述以上构思的具体实现方式。

请参考图1，本发明实施例提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正方法，该方法包括：

步骤100，获取地面环境的标准数据和真空环境的待矫正数据；

步骤102，利用热像仪对比所述标准温度和所述实际温度是否一致；

步骤104，基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

本发明实施例中，首先在地面遍历多个温度，找出用于矫正图像的标准校准源，随后记录实际测量环境的温度值，并比较该温度值与标准校准源的温度值，当二者一致时则可以直接进行测量矫正，当二者不一致时，则先利用标准校准源的矫正矩阵计算出原始图像数据矩阵，再结合地面在该温度值时的矫正矩阵进行计算，得到空间中该温度时的矫正图像。通过上述方法实现仅利用地面矫正就可延伸到空间非均匀矫正，很好的满足了空间红外测量需求，同时很好解决了空间红外测量图像的条纹形状的非均匀性噪点。

下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。

首先，针对步骤100，获取地面环境的标准数据和真空环境的待矫正数据。

非均匀性校正(NUC)是由于探测器每个像元的响应灵敏度不一致，针对场景和环境变化时发生的微小探测器漂移进行调整。一般情况下，热像仪自身的热量会干扰其温度读数，为了提高精度，热像仪会测量自身光学器件的红外辐射，然后根据这些读数来调整图像。NUC为每个像素调整增益和偏移，生成更高质量、更精确的图像。

NUC本质为一个矫正矩阵，如果针对一个面阵为m*n的热像仪，探测器在某温度T下的初始响应值为一个m*n的矩阵：

其中原始响应值矩阵中每个象元为a

在该温度下的矫正矩阵为一个m*n的矩阵：

其中矫正矩阵的每个象元为b

在此温度下的矫正后的图像为每个对应像素相乘：

C

即矫正后的图像矩阵：

从公式可以看出，平场矫正为线性矫正方法，对测量误差并不产生影响。

本发明实施例中，获取地面环境的标准数据包括：利用热像仪在预设的温度间隔下进行图像标定处理，得到多个矫正矩阵和每个矫正矩阵对应的矫正图像；对矫正图像的图像质量进行判断，基于判断结果确定图像质量最佳的标准矫正图像；其中，标准矫正图像对应的温度条件为标准温度、标准矫正图像对应的矫正矩阵为第一矫正矩阵。

举例来说，在现有环境下进行10-50℃的热像仪标定，图4为热像仪在标定温度为T

为保证在空间环境温度的遍历，地面的不同矫正温度应尽可能多，根据实际测量经验，矫正温度应根据实际需求每隔5℃就进行一次矫正，温度间隔越小，矫正数据精度越高。值得说明的是，温度间隔为本领域技术人员可以根据实际需求进行调整的，在此不进行赘述。

本发明实施例中，实际图像矩阵是在温度条件为实际温度时，在真空环境下利用第一矫正矩阵进行测量得到的图像矩阵。

然后，针对步骤102，利用热像仪对比所述标准温度和所述实际温度是否一致。

如图7所示，此时实际测量温度为Ts＝-20℃时获得的图像As，由图像可看出此时实时采集的图像存在噪点、模糊等问题，因此需要对实时采集的图像进行矫正，如何进行矫正计算需要考虑实际温度和标准温度的关系。

本发明实施例中，热像仪可以实时获取空间环境下的环境温度，即实际温度，随后比较该实际温度和上述标准温度进行对比，判断二者是否一致，根据判断结果进行后续进一步测量。

针对步骤104，基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

本发明实施例中，当结果一致时，利用第一矫正矩阵对实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵；当结果不一致时，利用地面环境的第二矫正矩阵对实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

进一步地，获取地面环境的第二矫正矩阵；其中，所述第二矫正矩阵是当温度条件为所述实际温度时在地面测量得到的；基于所述实际图像矩阵和第一矫正矩阵，计算得到真空环境的原始图像数据矩阵；基于所述原始图像数据矩阵和所述第二矫正矩阵，计算得到所述空间矫正图像矩阵。

举例来说，如图8所示，图8为已知实际温度与标准温度不同，而热像仪此时的第一矫正矩阵为30℃时的矫正矩阵B

式中，A

在得到测量的原始数据后，结合在地面环境下对应温度(即温度T

C

式中，C

进一步地，当二者温度不一致时，例如实际温度和标准温度均为30℃时，由于此时二者温度一样，所以可以直接采用标准温度的第一矫正矩阵B

如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种红外测量图像的非均匀性矫正装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种红外测量图像的非均匀性矫正装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。本实施例提供的一种红外测量图像的非均匀性矫正装置，包括：

获取单元300，用于获取地面环境的标准数据和真空环境的待矫正数据；其中，所述标准校准源包括标准温度和第一矫正矩阵；所述待矫正数据包括实际温度和实际图像矩阵；

对比单元302，用于利用热像仪对比所述标准温度和所述实际温度是否一致；

计算单元304，用于基于判断结果对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

本发明实施例中，获取单元300在执行获取地面环境的表准数据时，具体用于执行如下操作：利用所述热像仪在预设的温度间隔下进行图像标定处理，得到多个矫正矩阵和每个所述矫正矩阵对应的矫正图像；对所述矫正图像的图像质量进行判断，基于判断结果确定图像质量最佳的标准矫正图像；其中，所述标准矫正图像对应的温度条件为所述标准温度、所述标准矫正图像对应的矫正矩阵为第一矫正矩阵。所述温度间隔为5℃。

本发明实施例中，实际图像矩阵是在温度条件为所述实际温度时，利用所述第一矫正矩阵进行测量得到的图像矩阵。

本发明实施例中，计算单元304在执行基于判断结果对实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵时，具体用于执行如下操作：当结果一致时，利用所述第一矫正矩阵对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵；当结果不一致时，利用地面环境的第二矫正矩阵对所述实际图像矩阵进行计算，得到空间矫正图像矩阵。

本发明实施例中，获取地面环境的第二矫正矩阵；其中，所述第二矫正矩阵是当温度条件为所述实际温度时在地面测量得到的；基于所述实际图像矩阵和第一矫正矩阵，计算得到真空环境的原始图像数据矩阵；基于所述原始图像数据矩阵和所述第二矫正矩阵，计算得到所述空间矫正图像矩阵。

本发明实施例中，空间矫正图像矩阵是通过如下公式计算得到的：

C

式中，C

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种红外测量图像的非均匀性矫正装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种红外测量图像的非均匀性矫正装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种红外测量图像的非均匀性矫正方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种红外测量图像的非均匀性矫正方法。

具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。