本發(fā)明涉及紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息的獲取占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，紅外探測(cè)技術(shù)作為獲取信息的一種重要手段，具有其他波段的探測(cè)技術(shù)不可替代的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是在軍事還是民用領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用，受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視。

目前，第三代紅外探測(cè)器向非制冷、陣列化、小型化的方向發(fā)展。由于非制冷紅外焦平面成像技術(shù)不需要外加制冷設(shè)備，減少了系統(tǒng)的附加模塊，使系統(tǒng)更加集成，更小、更輕，極大的拓展了紅外成像系統(tǒng)的應(yīng)用，成為近年來(lái)研究的重點(diǎn)。

受材料及工藝的限制，紅外焦平面陣列在制造過(guò)程中無(wú)法做到每個(gè)探測(cè)單元完全重復(fù)，且每個(gè)探測(cè)單元對(duì)溫度的響應(yīng)存在差異，導(dǎo)致了紅外成像系統(tǒng)成像的非均勻性，非均勻性嚴(yán)重影響了成像的質(zhì)量，限制了紅外探測(cè)器的應(yīng)用。目前，主要從工藝和圖像處理兩個(gè)方向上來(lái)減小探測(cè)單元的空間非均勻性，其中，通過(guò)改善加工工藝可以很好的改善非均勻性，但由于改善工藝成本高，不易于采用。而通過(guò)在圖像處理過(guò)程中加入實(shí)時(shí)校正的方法不但成本較低，而且靈活方便，可移植性強(qiáng)，可以很好的改善非均勻性。

采用圖像處理的方法改善非均勻性是基于算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，算法的選擇原則是易于實(shí)現(xiàn)，速度快，效率高，節(jié)約硬件資源。目前的算法主要有基于場(chǎng)景和基于定標(biāo)以及將兩者結(jié)合三類。其中一點(diǎn)校正方法和兩點(diǎn)校正方法因其便于實(shí)現(xiàn)和效果顯著得到了廣泛的應(yīng)用。

在現(xiàn)有的采用圖像處理的方法校正紅外成像系統(tǒng)的非均勻性的方法中，通常使用設(shè)置在紅外成像系統(tǒng)內(nèi)的擋板，通過(guò)對(duì)該擋板進(jìn)行成像而獲得紅外圖像，并基于擋板的紅外圖像進(jìn)行圖像處理來(lái)對(duì)非均勻性進(jìn)行校正。但是，由于擋板設(shè)置在紅外成像系統(tǒng)內(nèi)部（下文中稱之為內(nèi)擋板），因此隨時(shí)間推移，機(jī)芯工作時(shí)間變長(zhǎng)，機(jī)芯內(nèi)部溫度高于外部環(huán)境溫度，使得擋板溫度與外部環(huán)境溫度差距變大，響應(yīng)的差別也隨之增加。這樣，使得基于內(nèi)擋板進(jìn)行的非均勻性校正的效果將受到比較大的影響，使得紅外圖像出現(xiàn)蒙紗感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法，其能夠在紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正過(guò)程中補(bǔ)償內(nèi)擋板的溫度變化，從而使得非均勻性校正過(guò)程更準(zhǔn)確，提高紅外圖像的質(zhì)量。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供了一種紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法。該方法包括：在紅外成像系統(tǒng)外部設(shè)置外擋板；用紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和紅外成像系統(tǒng)的內(nèi)擋板進(jìn)行成像，獲得外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子；使用紅外成像系統(tǒng)對(duì)內(nèi)擋板進(jìn)行成像，獲得第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)；用校正補(bǔ)償因子對(duì)第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償；用補(bǔ)償后的第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正參數(shù)；用紅外成像系統(tǒng)對(duì)成像目標(biāo)進(jìn)行成像，獲得成像目標(biāo)紅外圖像；用非均勻性校正參數(shù)對(duì)成像目標(biāo)紅外圖像進(jìn)行非均勻性校正。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和紅外成像系統(tǒng)的內(nèi)擋板進(jìn)行成像獲得外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)包括：分別在多個(gè)設(shè)定溫度下用紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和紅外成像系統(tǒng)的內(nèi)擋板進(jìn)行成像，從而獲得多個(gè)設(shè)定溫度下的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子包括：分別根據(jù)多個(gè)設(shè)定溫度下的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子，從而獲得多個(gè)設(shè)定溫度下的校正補(bǔ)償因子。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，計(jì)算獲得校正補(bǔ)償因子之后還包括：將校正補(bǔ)償因子存儲(chǔ)在紅外成像系統(tǒng)中。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子包括：根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)，擬合外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系，函數(shù)關(guān)系為校正補(bǔ)償因子。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子包括：根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)與第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的差值，差值為校正補(bǔ)償因子。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，外擋板由與內(nèi)擋板相同的材質(zhì)制成。

本發(fā)明實(shí)施例的方法中，通過(guò)采集內(nèi)部擋板數(shù)據(jù)和外部擋板數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)外擋板數(shù)據(jù)計(jì)算出校正補(bǔ)償因子，然后在計(jì)算非均勻性校正參數(shù)的過(guò)程中對(duì)內(nèi)擋板數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，使其接近外部擋板數(shù)據(jù)。這樣，在紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正過(guò)程中補(bǔ)償了內(nèi)擋板的溫度變化，從而使得非均勻性校正過(guò)程更準(zhǔn)確，提高了紅外圖像的質(zhì)量，減小了蒙紗感。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法的具體步驟。

圖1為本發(fā)明一些實(shí)施例的紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正方法的流程示意圖。

當(dāng)需要對(duì)紅外成像系統(tǒng)進(jìn)行非均勻性校正時(shí)，考慮到非均勻性校正所使用的內(nèi)擋板會(huì)受到紅外成像系統(tǒng)的機(jī)芯的溫度的影響而產(chǎn)生溫度變化，使得內(nèi)擋板的溫度與外部溫度并不一致，因此本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以首先檢測(cè)出內(nèi)擋板與外部的差異，然后在后續(xù)的非均勻性校正過(guò)程中，對(duì)該差異進(jìn)行補(bǔ)償。

因此，在步驟10中，可以在紅外成像系統(tǒng)外部設(shè)置一個(gè)外擋板。該外擋板位于紅外成像系統(tǒng)的外部，其溫度不會(huì)受到紅外成像系統(tǒng)內(nèi)部元件的影響，而是與外部溫度一致。該外擋板例如可以設(shè)置在紅外成像系統(tǒng)的鏡頭附近，擋住紅外成像系統(tǒng)的鏡頭。該外擋板的材質(zhì)可以與內(nèi)擋板相同。

在步驟12中，可以用該紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和紅外成像系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)擋板進(jìn)行成像，從而獲得外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和內(nèi)擋板的紅外圖像數(shù)據(jù)（本文中稱之為第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)）。使用紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和內(nèi)擋板進(jìn)行成像的具體步驟可以是本領(lǐng)域內(nèi)常用的步驟，在此不再詳述。

然后，在步驟14中，可以根據(jù)獲得的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子。

例如，一些實(shí)施例中，可以根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)，擬合出該外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)與該第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)關(guān)系為前述的校正補(bǔ)償因子?？梢?jiàn)，本文中雖然使用了校正補(bǔ)償“因子”來(lái)描述，但是其并不局限于某個(gè)或者某些數(shù)值，而是也可以指某種函數(shù)關(guān)系。

另一些實(shí)施例中，也可以根據(jù)外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算該外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和該第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的差值，以該差值作為前述的校正補(bǔ)償因子。

在其他的實(shí)施例中，校正補(bǔ)償因子也可以使用其他適合的方式計(jì)算，只要其能夠補(bǔ)償內(nèi)擋板和外擋板之間的差異即可。

本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟12中，可以分別在多個(gè)設(shè)定溫度下用紅外成像系統(tǒng)對(duì)外擋板和紅外成像系統(tǒng)的內(nèi)擋板進(jìn)行成像，從而獲得多個(gè)設(shè)定溫度下的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，在步驟14中，可以分別根據(jù)該多個(gè)設(shè)定溫度下的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)擋板和外擋板之間的校正補(bǔ)償因子，從而分別獲得該多個(gè)設(shè)定溫度下的校正補(bǔ)償因子。

前述計(jì)算校正補(bǔ)償因子的步驟可以是預(yù)先進(jìn)行的，校正補(bǔ)償因子計(jì)算出之后，可以將其存儲(chǔ)在紅外成像系統(tǒng)中。后續(xù)在紅外成像系統(tǒng)的工作過(guò)程中，當(dāng)需要進(jìn)行非均勻性校正時(shí)，可以從紅外成像系統(tǒng)中讀取相應(yīng)的校正補(bǔ)償因子，并使用該校正補(bǔ)償因子參與非均勻性校正過(guò)程。在其他的實(shí)施例中，前述計(jì)算校正補(bǔ)償因子的步驟也可以是實(shí)時(shí)進(jìn)行的。

在獲得了前述的校正補(bǔ)償因子之后，即可正式進(jìn)入非均勻性校正過(guò)程。此時(shí)，例如，在步驟16中，可以用該紅外成像系統(tǒng)對(duì)內(nèi)擋板進(jìn)行紅外成像，獲得內(nèi)擋板的紅外圖像數(shù)據(jù)（本文中稱之為第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)）。然后，在步驟18中，可以用前述的校正補(bǔ)償因子對(duì)第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。

例如，一些實(shí)施例中，當(dāng)校正補(bǔ)償因子為前述的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)和第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系時(shí)，可以根據(jù)該函數(shù)關(guān)系計(jì)算補(bǔ)償后的第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)。例如，可以將第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)代替該函數(shù)關(guān)系中的第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)代入該函數(shù)關(guān)系中，計(jì)算出與該函數(shù)關(guān)系中的外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)，該計(jì)算出的結(jié)果數(shù)據(jù)即為補(bǔ)償后的第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)。

另一些實(shí)施例中，當(dāng)校正補(bǔ)償因子為外擋板紅外圖像數(shù)據(jù)與第一內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)之間的差值時(shí)，例如可以在第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)中減去或者加上該差值，從而獲得補(bǔ)償后的第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)。

然后，在步驟20中，可以用補(bǔ)償后的第二內(nèi)擋板紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算該紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正參數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)紅外圖像數(shù)據(jù)計(jì)算非均勻性校正參數(shù)的具體方法和步驟可以是本領(lǐng)域內(nèi)常用的方法和步驟，在此不再詳述。

計(jì)算出了非均勻性校正參數(shù)之后，紅外成像系統(tǒng)即可進(jìn)行正式的常規(guī)紅外成像，并使用計(jì)算出的非均勻性校正參數(shù)對(duì)獲得的紅外圖像進(jìn)行非均勻性校正。

例如，在步驟22中，可以使用該紅外成像系統(tǒng)對(duì)成像目標(biāo)進(jìn)行成像，獲得成像目標(biāo)紅外圖像，然后用前述步驟中計(jì)算出的非均勻性校正參數(shù)對(duì)該成像目標(biāo)紅外圖像進(jìn)行非均勻性校正。

本發(fā)明實(shí)施例的方法中，通過(guò)采集內(nèi)部擋板數(shù)據(jù)和外部擋板數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)外擋板數(shù)據(jù)計(jì)算出校正補(bǔ)償因子，然后在計(jì)算非均勻性校正參數(shù)的過(guò)程中對(duì)內(nèi)擋板數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，使其接近外部擋板數(shù)據(jù)。這樣，在紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正過(guò)程中補(bǔ)償了內(nèi)擋板的溫度變化，從而使得非均勻性校正過(guò)程更準(zhǔn)確，提高了紅外圖像的質(zhì)量，減小了蒙紗感。

以上通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對(duì)本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，以上多處所述的“一個(gè)實(shí)施例”表示不同的實(shí)施例，當(dāng)然也可以將其全部或部分結(jié)合在一個(gè)實(shí)施例中。