專利名稱：基于中值直方圖均衡的紅外非均勻性校正算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外非均勻性校正技術(shù)范圍內(nèi)的一種，具體涉及一種基于中值直方圖均衡的紅外非均勻性校正算法，特別適用于紅外熱像儀圖像校正，減少紅外圖像非均勻性，避免“鬼影”。
背景技術(shù)：
理想情況下，當(dāng)紅外焦平面陣列受到均勻輻射時，焦平面的響應(yīng)輸出應(yīng)完全一樣。實(shí)際上，由于制作器件的半導(dǎo)體材料不均勻、缺陷、工藝條件等因素影響下，紅外焦平面陣列的不同像元在同一均勻入射輻射下，其視頻輸出信號幅度不同，這就是紅外焦平面陣列輸出響應(yīng)的非均勻性。和單點(diǎn)掃描方式和線陣掃描方式相比，紅外焦平面陣列更容易受到紅外響應(yīng)非均勻性的影響。單點(diǎn)掃描方式不存在紅外響應(yīng)非均勻性的問題，線陣掃描方式的響應(yīng)非均勻性只存在于線陣方向，而對于焦平面陣列，這種紅外響應(yīng)的非均勻性存在于整個像平面上。而且由于制作探測器的材料不同，其非均勻性嚴(yán)重程度也有所不同；并且愈是大規(guī)模的器件，非均勻性問題就愈突出，因此有必要減少器件的非均勻性。和非均勻性相關(guān)的概念有非均勻性(nonuniformity)、空間噪聲(spatialnoise)、固定模式噪聲(fixedpatternnoise)等。J. M. Mooney認(rèn)為空間噪聲是對一幅紅外圖像進(jìn)行校正后的噪聲，在不同的幀之間該噪聲具有相關(guān)性。空間噪聲在監(jiān)視器上以固定的模式出現(xiàn)，隨時間或工作環(huán)境略有變化，這個術(shù)語強(qiáng)調(diào)的是這種固定模式噪聲的統(tǒng)計(jì)特性。實(shí)際上，空間噪聲是在校正后的非均勻性。該特性可以被用于判斷探測器的應(yīng)用場合及評估系統(tǒng)的最終性能。而非均勻性是焦平面陣列輸出在時域平均后的波動，表現(xiàn)為在紅外圖像上面會產(chǎn)生條紋現(xiàn)象。條紋的存在影響紅外圖像的清晰度，不利于觀察者進(jìn)行觀察和測量，所以應(yīng)盡量減少或者避免條紋，校正圖像的非均勻性。非均勻性校正方法主要包括兩種一類是定標(biāo)法，另一類是場景法。定標(biāo)法即基于紅外參照源的方法，這類方法的典型代表是兩點(diǎn)溫度定標(biāo)算法，由于校正參數(shù)的生成不是來源于真實(shí)均勻外場輻射，所以校正性能難免會受到影響，又由于紅外系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，使得非均勻性會隨時間發(fā)生漂移，因此系統(tǒng)需要重復(fù)標(biāo)定，這是定標(biāo)法最大的缺點(diǎn)(D. A. Scribner, K. A. Sarkady. Nonuniformity correctionfor staring IR focal planearrays using scene-based techniques[C].1nfrared Detectors and Focal PlaneArrays, SPIE, 1990，1308(1) :224 233.)。另外一種場景法是依據(jù)實(shí)際場景的信息實(shí)現(xiàn)非均勻性校正，它極大的克服了溫度定標(biāo)類NUC方法的不足，不需要參照源，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且具有自適應(yīng)校正的特點(diǎn)，兼顧了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，成為NUC技術(shù)的發(fā)展的主要方向，將逐步替代定標(biāo)法(D. A. Scribner, K. Asarkady, M. R. Kruer, et al. Adaptiveretina-like preprocessing for imaging detector arrays [C], Proc.1EEE, 1993, 1955 I960.)。中值算法最初是用來修正各相機(jī)中傳感器增益之間的差異，采用中值算法可以比較由不同相機(jī)獲得的圖像被直方均衡后更容易些，因此這種方法隨后被擴(kuò)大到閃爍校正上的應(yīng)用上。假設(shè)兩個累積直方圖H1, H2,則校正圖像的中值累積直方圖表示為:
權(quán)利要求
1.基于中值直方圖均衡的紅外非均勻性校正算法，其特征在于，算法步驟如下:第一步:采集一幅8bit的紅外圖像o(i，j) G {0,...,255},其中(i, j) G {1，...，N} X {1，...，M},像素數(shù)為M*N, i表示圖像上像素的行所在位置,j表示圖像上像素的列所在位置，M表示采集圖像的行數(shù)，N表示采集圖像的列數(shù)； 第二步:對于一幅圖像的每一列j e {1，...，M}: 確定每一列q的統(tǒng)計(jì)直方圖H' p然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)直方圖獲得每一列的累積直方圖Hj
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于中值直方圖均衡的紅外非均勻性校正算法，本算法步驟如下首先采集一幅紅外圖像；再確定每一列的統(tǒng)計(jì)直方圖，根據(jù)統(tǒng)計(jì)直方圖獲得每一列的累積直方圖；根據(jù)相鄰列的累積直方圖進(jìn)行高斯加權(quán)運(yùn)算重新獲得當(dāng)前列的累積直方圖；將每一列上各個像素根據(jù)得到的累積直方圖計(jì)算出相應(yīng)地灰度值；最后輸出圖像，輸出的圖像大小和采集的圖像相同。本發(fā)明算法簡單且非常適合于并行實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行非均勻性校正時候不需要進(jìn)行定標(biāo)，也不需要進(jìn)行相機(jī)的補(bǔ)償運(yùn)動，也不需要關(guān)閉孔徑傳感器進(jìn)行均衡。
文檔編號G01J5/00GK103076096SQ20131000416
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者顧國華, 孫鐿誠, 陳錢, 隋修寶, 毛偉, 高航, 于雪蓮, 路東明, 錢惟賢, 何偉基, 張聞文, 徐雙雙 申請人:南京理工大學(xué)