本實用新型屬于紅外探測技術領域，特別涉及了一種紅外焦平面探測器讀出電路的補償電路。

背景技術：

非制冷型紅外焦平面陣列探測器以其體積小、重量輕、功耗低和高性價比等特點，在軍事、工業(yè)、醫(yī)療等多個領域得到廣泛應用。但由于它脫離了制冷設備，使得探測器自身工作溫度的變化導致非均勻性的變化。紅外焦平面的非均勻性產生大致可以分為兩類：探測元的非一致性和讀出通道的非一致性。為了得到更加真實的圖像，紅外熱像儀中對非均勻性的補償通常包括系統(tǒng)級的補償和電路級的補償。

探測元的非均勻性是指由于工藝偏差問題，各探測元在不同工作溫度下對同一目標溫度的不同熱敏現(xiàn)象，非均勻的來源包括探測元材料的厚薄程度、臨近像元的干擾和與讀出電路連接結構的非一致性等。

讀出通道的非一致性是指讀出電路的每一列讀出通道由于工藝偏差導致對同一輸入電信號產生不同的輸出電信號現(xiàn)象，非均勻的來源包括參比電阻模塊、運放模塊、采樣保持模塊和輸出緩沖模塊的非一致性等。由于讀出電路的每一列信號共用一個讀出通道，因此該非均勻性在圖像上呈現(xiàn)為豎條紋現(xiàn)象。

系統(tǒng)級的補償屬于一種圖像后處理方法，該校正過程在用以紅外圖像后處理的FPGA中完成?，F(xiàn)有的紅外熱像儀產品中普遍采用的是基于擋片的偏差校正技術，其基本原理是當探測元環(huán)境發(fā)生變化時，用一非透光擋片為焦平面陣列所有探測元提供一個基本一致的目標溫度，以校正各探測元(包括其讀出通道的影響)在當前工作溫度情況下的非一致性。

電路級的補償是一種非圖像后處理的方法，屬于非致冷紅外焦平面探測器讀出電路的一部分。目前市面上采用電路級補償?shù)慕蛊矫娌⒉欢嘁?，主要原因是如果要對每一個像元進行電路級的補償，電路中則需要對每一個像元提供不同的偏壓值，對應到相應的電路就是每一個讀出通道上需要增加一個DAC來提供不同的偏壓值以及用于存儲偏壓值的存儲器，電路成本相當高；此外在出廠前需要分段模擬探測器的工作溫度，以得到在不同工作溫度下各探測元所需要的偏壓值，顯然增加了出廠設置時間和難度，對測試人員的技術要求也是非常高，不利于大批量生產。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本實用新型旨在提供一種紅外焦平面探測器讀出電路的補償電路，采用電路級和系統(tǒng)級相結合的補償方法，有效地降低了讀出通道的非一致性帶來的豎條紋非均勻性。

為了實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型的技術方案為：

一種紅外焦平面探測器讀出電路的補償電路，所述紅外焦平面讀出電路包括M列像元陣列以及與之一一對應的M個讀出通道，所述補償電路包括補償校準控制模塊、校準單元、校準開關陣列和讀出控制模塊，所述校準開關陣列包含M個與前述像元陣列和讀出通道一一對應的選通開關，每個選通開關的固定端連接與該選通開關對應的讀出通道，每個選通開關的兩個選擇端分別連接校準單元和與該選通開關對應的像元陣列，所述M個選通開關的控制端均與補償校準控制模塊相連，M列像元陣列中的所有像元的控制端均與讀出控制模塊相連。

基于上述技術方案的優(yōu)選方案，所述選通開關為單刀雙擲開關。

基于上述技術方案的優(yōu)選方案，所述補償校準控制模塊、校準單元和讀出控制模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上。

基于上述技術方案的優(yōu)選方案，所述校準單元采用熱敏電阻。

基于上述技術方案的優(yōu)選方案，所述校準單元采用盲像元。

采用上述技術方案帶來的有益效果：

本實用新型采用電路級和系統(tǒng)級相結合的補償方法，有效地降低了讀出通道的非一致性帶來的豎條紋非均勻性。由于各讀出通道獲取校正源數(shù)據(jù)采用分時復用的方法，各通道共用一個校準單元，實現(xiàn)了在增加較低成本的狀態(tài)下完成了校準工作，滿足批量生產要求。探測器在工作過程中可以實時更新校準源數(shù)據(jù)，使校準數(shù)據(jù)能夠隨探測器的工作溫度發(fā)生變化，實現(xiàn)了紅外熱像儀系統(tǒng)的實時非均勻校正。

附圖說明

圖1是本實用新型補償電路的框圖。

圖2是本實用新型補償方法的流程圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。

本實施例以像元陣列大小為384*288的紅外熱成像系統(tǒng)為例，M＝384表示像元陣列的列數(shù)，即紅外焦平面探測器讀出電路共有384個讀出通道，每一列上的288個像元數(shù)據(jù)共用一個通道進行讀出。由于制造工藝偏差的原因，該384個讀出通道在性能上必然存在偏差，稱為讀出通道的非一致性，記為Δ＝{Δ₁、Δ₂……Δ_M}，它們是導致紅外熱像儀圖像產生豎條紋的根本原因。

對于第一列的讀出通道，將第一列像元數(shù)據(jù)記為X1＝{x₁₁、x₁₂……x₁₂₈₈}，其讀出數(shù)據(jù)記為：Y1＝{y₁₁、y₁₂……y₁₂₈₈}，則有Y1＝X1+Δ1，其它通道同理。得到探測器像元輸出方程Y＝X+Δ。

如圖1所示，一種紅外焦平面探測器讀出電路的補償電路，所述紅外焦平面讀出電路包括M列像元陣列以及與之一一對應的M個讀出通道，所述補償電路包括補償校準控制模塊、校準單元、校準開關陣列和讀出控制模塊，所述校準開關陣列包含M個與前述像元陣列和讀出通道一一對應的選通開關K1、K2…KM，每個選通開關的固定端連接與該選通開關對應的讀出通道，每個選通開關的兩個選擇端分別連接校準單元和與該選通開關對應的像元陣列，所述M個選通開關的控制端均與補償校準控制模塊相連，M列像元陣列中的所有像元的控制端均與讀出控制模塊相連。

在本實施例中，所述選通開關為單刀雙擲開關。所述補償校準控制模塊、校準單元和讀出控制模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上。所述校準單元采用熱電阻或盲像元。

如圖2所示，基于上述紅外焦平面探測器讀出電路的補償電路的補償方法，包括以下步驟：

S1：在探測器啟動階段，補償校準控制模塊輸出開關控制時序，輪流將校準開關陣列中的每個選通開關與校準單元相連接，從而獲取每個讀出通道的初始校準源數(shù)據(jù)α＝{α₁、α₂……α_M}；

S2：在探測器路正常工作過程中，補償校準控制模塊輸出開關控制時序，輪流將校準開關陣列中的每個選通開關與校準單元相連接，從而更新每個讀出通道的實時校準源數(shù)據(jù)α_k′，k＝1,2,…M；

S3：將M個讀出通道的實時校準源數(shù)據(jù)求平均并計算初始校準源數(shù)據(jù)與實時校準源數(shù)據(jù)平均值的差值該差值β即為校準數(shù)據(jù)；

S4：讀出控制模塊輸出像元控制時序，從而進行M列像元陣列的行選和列選，從M個讀出通道實時獲取像元讀出數(shù)據(jù)Y；

S5：將像元讀出數(shù)據(jù)Y減去步驟(3)得到的校準數(shù)據(jù)β，即得到補償后的像元數(shù)據(jù)Z＝Y-β。

由此可見，補償后的像元數(shù)據(jù)Z與通道的非一致性Δ無關，證明了該方法有效消除讀出通道偏差引起的非均勻性，消除了紅外圖像的豎條紋現(xiàn)象。

以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內。