一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，首先根據(jù)基底溫度范圍將基底溫度分為M個(gè)區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間拍攝不同溫度黑體，同時(shí)將探測(cè)器原始輸出也分為N個(gè)區(qū)間，標(biāo)定出M×N幀圖像，存儲(chǔ)起來；然后，探測(cè)器工作時(shí)根據(jù)基底溫度將標(biāo)定的此基底溫度上下的各M幀圖像讀出；接下來，根據(jù)每個(gè)像素點(diǎn)的響應(yīng)值確定對(duì)應(yīng)于基底溫度上下兩個(gè)溫度曲線的對(duì)應(yīng)值，再結(jié)合基底溫度加權(quán)計(jì)算出最終輸出值。本發(fā)明在標(biāo)定時(shí)將基底溫度的分區(qū)間，成功剔除擋片，還考慮了探測(cè)器輸出非線性帶來的非均勻性，將探測(cè)器原始輸出也進(jìn)行分區(qū)間，這樣在標(biāo)定完所有圖像后不需進(jìn)行第二次標(biāo)定，一勞永逸，同時(shí)也解決了紅外探測(cè)器非線性響應(yīng)帶來的非均勻性影響。
【專利說明】
-種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于視頻圖像增強(qiáng)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 18世紀(jì)早期發(fā)現(xiàn)可見光譜W外的紅外光，經(jīng)過兩百多年的發(fā)展研究，紅外光譜的 應(yīng)用已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。從早期粗糖的單像素探測(cè)設(shè)備到上世紀(jì)80年代晚期更加先 進(jìn)的液氮或復(fù)雜的制冷微測(cè)福射熱計(jì)系統(tǒng)，紅外成像系統(tǒng)緩慢發(fā)展，那時(shí)的系統(tǒng)造價(jià)居高 不下且不便于攜帶，使得機(jī)忍的應(yīng)用多年來一直停留在國防、航空航天等重要領(lǐng)域。
[0003] 隨著技術(shù)的發(fā)展，探測(cè)器、機(jī)忍和軟件系統(tǒng)在性能方面都獲得一定的發(fā)展，并且入 口級(jí)產(chǎn)品的價(jià)格也在下降，機(jī)忍逐漸變得更小、更輕并且更節(jié)能。隨著鄰近的電子元件產(chǎn)生 的熱量或容器溫度的變化，或視野中的目標(biāo)本身福射熱量的變化，探測(cè)器的增益和標(biāo)準(zhǔn)值 將發(fā)生固有的漂移而偏離穩(wěn)定區(qū)，并導(dǎo)致圖像不均勻。紅外制造商在探測(cè)器前面安裝一個(gè) 機(jī)械控制校正擋片，用于阻隔來自目標(biāo)的所有福射能量，W此來校正探測(cè)器的非均勻性，重 新校正的時(shí)間間隔在幾秒鐘到幾分鐘不等。紅外探測(cè)器制造商還利用直接安裝在探測(cè)器上 的熱電（帕爾貼效應(yīng)）加熱器或制冷器來穩(wěn)定探測(cè)器的溫度，試圖W此來減少探測(cè)器的偏 移量。然而，運(yùn)兩種方法只能在有限的工作條件下提供局部解決方法，并且嚴(yán)重消耗成像系 統(tǒng)中的電力預(yù)算。
[0004] 采用繁瑣的擋片進(jìn)行非均勻性校正的紅外探測(cè)系統(tǒng)，在校正的時(shí)候阻隔了入射信 號(hào)，探測(cè)器對(duì)場(chǎng)景會(huì)有幾秒鐘的盲視，在目標(biāo)追蹤、在線機(jī)器視覺、消防捜救、電力排查等危 險(xiǎn)環(huán)境中，盲視效應(yīng)是不能被接受的，特別在一些紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈飛行的過程中，"盲視"效應(yīng) 會(huì)嚴(yán)重影響導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)方向的判斷，使導(dǎo)彈擊中錯(cuò)誤目標(biāo)，從而帶來極為可怕的后果。另 夕F，擋片校正過程可能耗時(shí)數(shù)秒并且可能頻繁發(fā)生，運(yùn)取決于機(jī)忍和它的工作環(huán)境，由于機(jī) 械部件的存在使得整個(gè)探測(cè)器系統(tǒng)變重，同時(shí)擋片的頻繁校正聲學(xué)噪聲，在隱蔽或者秘密 進(jìn)行的任務(wù)中有可能導(dǎo)致不可思量的結(jié)果。因此擋片的拆除給非制冷紅外熱像儀帶來了廣 闊的應(yīng)用前景。 陽00引 目前國際市場(chǎng)上，美國化IR公司、法國化IS公司、英國LAND公司都推出了一系列 無擋片熱像儀產(chǎn)品，國內(nèi)市場(chǎng)上，杭州兆扇公司也擁有同類型產(chǎn)品。運(yùn)些無擋片熱像儀產(chǎn)品 均是建立在環(huán)境溫度和焦平面基底溫度一致的假設(shè)上，是一種基于定標(biāo)的非均勻性校正方 法。標(biāo)定時(shí)，將紅外機(jī)忍放置在高低溫箱或者其他可控溫環(huán)境中，高低溫箱溫度劃分成不同 區(qū)間，高低溫箱溫度調(diào)整為區(qū)間溫度端點(diǎn)，讓機(jī)忍拍攝高低溫箱內(nèi)均勻目標(biāo)，待焦平面溫度 穩(wěn)定下來后采集一帖圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，作為該溫度端點(diǎn)的背景值，變換高低溫箱溫度，采集存 儲(chǔ)多帖圖像。熱像儀工作時(shí)，根據(jù)基底溫度信息值，判斷該基底溫度落在標(biāo)定過程的那兩個(gè) 溫度端點(diǎn)內(nèi)，將此兩帖圖像讀出并線性計(jì)算出該基底溫度所對(duì)應(yīng)的背景圖像，因此，探測(cè)器 的輸出圖像減去計(jì)算出的背景值便能夠完成擋片的校正。通過運(yùn)種方式，能夠?qū)h(huán)境溫度 也考慮在內(nèi)，即基底溫度漂移時(shí)，環(huán)境溫度也在漂移，此時(shí)需要重新校正背景，于是無擋片 技術(shù)完成了隨時(shí)校正背景的工作，克服了溫度漂移的影響，但該方法沒有考慮不同真實(shí)目 標(biāo)對(duì)紅外探測(cè)器輸出響應(yīng)的影響，任然沒有解決紅外探測(cè)器非線性帶來的問題，僅能看做 是一點(diǎn)定標(biāo)算法，在真實(shí)目標(biāo)溫度與基底溫度相差較大時(shí)，運(yùn)種非線性帶來的非均勻性越 加明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，成功剔除了 非制冷型紅外熱像儀的擋片，減小系統(tǒng)體積、重量和功耗，提高了設(shè)備的可靠性，同時(shí)也解 決了紅外探測(cè)器非線性響應(yīng)帶來的非均勻性影響。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方 法，包括W下步驟：
[0008] 步驟1)標(biāo)定非制冷型無擋片紅外熱像儀：
[0009] 將非制冷型無擋片紅外熱像儀放置在可控溫環(huán)境中，根據(jù)探測(cè)器工作溫度范圍將 基底溫度平均分為M個(gè)區(qū)間，M > 1，每個(gè)區(qū)間端點(diǎn)拍攝黑體標(biāo)定，改變黑體溫度將非制冷型 無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)平均分為N個(gè)區(qū)間，N > 1，即一個(gè)基底溫度對(duì)應(yīng) 一個(gè)探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均值，得到MXN帖圖像，同時(shí)記下每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度與探 測(cè)器原始輸出響應(yīng)。
[0010] 步驟2)上述非制冷型無擋片紅外熱像儀拍攝圖像，圖像分辨率為AXB，A為行數(shù)， B為列數(shù)，上述標(biāo)定的MXN帖圖像、每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度和探測(cè)器原始輸出響應(yīng)共同 構(gòu)建M個(gè)曲線組，每個(gè)曲線組對(duì)應(yīng)一個(gè)基底溫度，且每個(gè)曲線組均由AX B條當(dāng)前響應(yīng)值與 實(shí)際響應(yīng)值構(gòu)成的曲線組成。
[0011] 步驟3)非制冷型無擋片紅外熱像儀工作時(shí)，根據(jù)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T判斷其所 屬基底溫度區(qū)間，即所屬溫度曲線組，獲得輸出圖像。
[0012] 上述步驟2)中，當(dāng)前響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器每個(gè)像素點(diǎn) 的原始輸出響應(yīng)值，實(shí)際響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均 值。
[0013] 上述步驟3)中，判斷探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T所屬基底溫度區(qū)間分為兩種情況：
[0014] 第一種，當(dāng)前基底溫度T落在任意一個(gè)標(biāo)定的基地溫度上：根據(jù)非制冷型無擋片 紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲線組 中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線化1上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1，由當(dāng)前基底溫度T和實(shí)際響應(yīng)值Dli確定任意 一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像。
[0015] 第二種，當(dāng)前基底溫度T落在標(biāo)定的兩個(gè)相鄰的基地溫度之間，根據(jù)非制冷型無 擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲 線組中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Tli上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1W及化曲線組中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線化1上的 實(shí)際響應(yīng)值化1，由基底溫度T、實(shí)際響應(yīng)值Dli和實(shí)際響應(yīng)值化1確定任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì) 應(yīng)的實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像。
[0016] 上述第二種情況，若上述非制冷型無擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)探測(cè)器當(dāng)前基底 溫度T落在標(biāo)定的兩相鄰的基底溫度T1、化之間，則由圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸 出值Di找出Tli曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值1。，〇1。）和值Ib, DJ，化及化1曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)
[0017] 端點(diǎn)值^DJ和值hd，DJ，則當(dāng)前輸出值Di滿足下述關(guān)系式：
[0018]
[0019] 由此得到Di對(duì)應(yīng)于Tl 1曲線的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1和對(duì)應(yīng)于化1曲線的實(shí)際響應(yīng)值 Dhi;
[0020] 則任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸出Yi由下述公式加權(quán)得到：
[0021]
O
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：（1)增加了標(biāo)定圖像的數(shù)量，實(shí)際背景計(jì)算 時(shí)結(jié)果更加精確；（2)考慮了不同真實(shí)目標(biāo)對(duì)探測(cè)器輸出響應(yīng)值的影響，解決了探測(cè)器輸 出響應(yīng)非線性帶來的非均勻性；(3)本發(fā)明完成所有標(biāo)定圖像存儲(chǔ)后，不需要二次標(biāo)定，一 勞永逸。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法的流程圖。
[0024] 圖2是真實(shí)場(chǎng)景的紅外視頻序列圖像和各種無擋片算法效果圖，其中圖（a)為探 測(cè)器輸出未經(jīng)過無擋片算法的圖像；圖化）為經(jīng)過傳統(tǒng)無擋片算法處理的圖像；圖（C)為 經(jīng)過本發(fā)明的無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法處理后的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[00%] 在紅外視頻圖像序列中，由于探測(cè)器像元對(duì)相同的福射源產(chǎn)生的響應(yīng)不一致，導(dǎo) 致在圖像上出現(xiàn)明顯的固定圖案噪聲，即非均勻性，嚴(yán)重影響了圖像質(zhì)量。為了校正非均勻 性，非制冷型紅外熱像儀會(huì)在探測(cè)器前面加上擋片，W擋片擋下時(shí)的那一帖圖像作為背景 與探測(cè)器實(shí)際輸出進(jìn)行運(yùn)算。擋片校正實(shí)質(zhì)其實(shí)是一種單點(diǎn)校正方法，就是用探測(cè)器實(shí)際 的輸出值減去擋片擋下時(shí)的一帖圖像，那么我們可W模擬擋片的運(yùn)種校正過程，預(yù)先將多 帖不同基底溫度下的圖像存儲(chǔ)在flash等不掉電存儲(chǔ)器里，待有效數(shù)據(jù)來臨時(shí)根據(jù)當(dāng)前溫 度信息判斷從flash里讀出相應(yīng)的兩帖圖像，由運(yùn)兩帖圖像來計(jì)算出背景再與實(shí)際數(shù)據(jù)流 進(jìn)行運(yùn)算來校正非均勻性，運(yùn)樣就可W去掉擋片。運(yùn)種無擋片的方法其實(shí)質(zhì)是多區(qū)段的單 點(diǎn)校正，任然沒有解決紅外探測(cè)器非線性帶來的非均勻性問題。
[0027] 若在傳統(tǒng)多區(qū)段單點(diǎn)校正的無擋片校正方法基礎(chǔ)上，考慮紅外探測(cè)器輸出響應(yīng)的 非線性，即在將基底溫度分為不同區(qū)間的基礎(chǔ)上將探測(cè)器輸出響應(yīng)也分為不同區(qū)間，一個(gè) 基底溫度對(duì)應(yīng)一個(gè)探測(cè)器原始輸出響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，然后在有效數(shù)據(jù)來臨時(shí)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn) 的輸出，便能校正掉紅外探測(cè)器輸出響應(yīng)非線性帶來的非均勻性問題。
[0028] 結(jié)合圖1，一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，包括W下步驟：
[0029] 步驟1)標(biāo)定非制冷型無擋片紅外熱像儀：
[0030] 將非制冷型無擋片紅外熱像儀放置在可控溫環(huán)境中，根據(jù)探測(cè)器工作溫度范圍將 基底溫度平均分為M個(gè)區(qū)間，M > 1，每個(gè)區(qū)間端點(diǎn)拍攝黑體標(biāo)定，改變黑體溫度將非制冷型 無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)平均分為N個(gè)區(qū)間，N > 1，即一個(gè)基底溫度對(duì)應(yīng) 一個(gè)探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均值，得到MXN帖圖像，同時(shí)記下每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度與探 測(cè)器原始輸出響應(yīng)。
[0031] 步驟2)上述非制冷型無擋片紅外熱像儀拍攝圖像，圖像分辨率為AXB，A為行數(shù)， B為列數(shù)，上述標(biāo)定的MXN帖圖像、每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度和探測(cè)器原始輸出響應(yīng)共同 構(gòu)建M個(gè)曲線組，每個(gè)曲線組對(duì)應(yīng)一個(gè)基底溫度，且每個(gè)曲線組均由AX B條當(dāng)前響應(yīng)值與 實(shí)際響應(yīng)值構(gòu)成的曲線組成；分辨率為AXB的圖像中包含AXB個(gè)像素點(diǎn)，一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng) 一條曲線，且每條曲線均是由M段線段組成。
[0032] 上述當(dāng)前響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器每個(gè)像素點(diǎn)的原始輸出 響應(yīng)值，實(shí)際響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均值。
[0033] 步驟3)非制冷型無擋片紅外熱像儀工作時(shí)，根據(jù)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T判斷其所 屬基底溫度區(qū)間，即所屬溫度曲線組，獲得輸出圖像。
[0034] 判斷探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T所屬基底溫度區(qū)間分為兩種情況：
[0035] 第一種，當(dāng)前基底溫度T落在任意一個(gè)標(biāo)定的基地溫度上：根據(jù)非制冷型無擋片 紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲線組 中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Tli上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1，由此實(shí)際響應(yīng)值Dli即為任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì) 應(yīng)的實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像；
[0036] 若上述非制冷型無擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T落在任意 一個(gè)標(biāo)定的基地溫度Tl上，則由圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di找出Tl 1曲線段 對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值1。，DJ和值Ib, DJ，則當(dāng)前輸出值Di滿足下述關(guān)系式：
[0037]
[0038] 由此得到Di對(duì)應(yīng)于Tl 1曲線的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1，則此時(shí)則任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的 實(shí)際輸出Yi=DliD
[0039] 第二種，當(dāng)前基底溫度T落在標(biāo)定的兩個(gè)相鄰的基地溫度之間，根據(jù)非制冷型無 擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲 線組中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Tli上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1W及化曲線組中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線化1上的 實(shí)際響應(yīng)值化1，由基底溫度T、實(shí)際響應(yīng)值Dli和實(shí)際響應(yīng)值化1確定任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì) 應(yīng)的實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像。
[0040] 若上述非制冷型無擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T落在標(biāo)定 的兩相鄰的基底溫度T1、化之間，則由圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di找出Tl 1 曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值1。，DJ和值Ib, DJ，W及化1曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值h。，DJ 和值hd，DJ，則當(dāng)前輸出值Di滿足下述關(guān)系式：
[0041 ]
[0042]
[0043] 由此得到Di對(duì)應(yīng)于Tl 1曲線的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1和對(duì)應(yīng)于化1曲線的實(shí)際響應(yīng)值 Dhi;
[0044] 則任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸出Yi由下述公式加權(quán)得到：
[0045]
陽046] 實(shí)施例1
[0047] 一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，具體方法步驟如下：
[0048] 采用336X256像素的非制冷型氧化饑紅外熱像儀采集紅外圖像，帖頻為25帖每 秒。
[0049] 首先，將此紅外熱像儀放在可控溫環(huán)境中，根據(jù)探測(cè)器工作溫度范圍將溫度分為 20個(gè)區(qū)間，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度使其處于溫度區(qū)間的某一端點(diǎn)，待探測(cè)器工作穩(wěn)定后基底溫度便 于環(huán)境溫度相同，也就相應(yīng)的將探測(cè)器基底溫度劃分為20個(gè)區(qū)間。然后，讓熱像儀拍攝溫 度可變的均勻物體（比如黑體），改變黑體溫度，探測(cè)器輸出響應(yīng)值也相應(yīng)作出改變，通過 調(diào)節(jié)黑體溫度將探測(cè)器輸出響應(yīng)值也分為20個(gè)區(qū)間（W探測(cè)器所有像素輸出響應(yīng)的均值 為標(biāo)準(zhǔn)），運(yùn)樣一個(gè)基底溫度對(duì)應(yīng)一個(gè)探測(cè)器輸出響應(yīng)，待探測(cè)器輸出值穩(wěn)定將一帖圖像存 儲(chǔ)起來，同時(shí)記下此時(shí)的基底溫度值和探測(cè)器所有像素輸出響應(yīng)的均值。分別改變基底溫 度和探測(cè)器輸出響應(yīng)值，得到400帖圖像存儲(chǔ)起來，同時(shí)分別記下每次對(duì)應(yīng)的基底溫度值 和探測(cè)器所有像素輸出響應(yīng)的均值。由于探測(cè)器的不同像素點(diǎn)對(duì)同一均勻目標(biāo)的響應(yīng)有所 差異，則對(duì)于行為336列為256的一副圖像而言，運(yùn)400帖圖像和每次對(duì)應(yīng)的基底溫度值 和探測(cè)器所有像素輸出響應(yīng)的均值可看做是相同基底溫度下的當(dāng)前響應(yīng)值與實(shí)際響應(yīng)值 (均值）的336X256條溫度曲線（折線，每條都有20段），不同的基底溫度對(duì)應(yīng)不同的曲 線組，總共有20個(gè)運(yùn)樣的曲線組。
[0050] 接下來，非制冷型紅外熱像儀開始工作時(shí)，能通過專口引腳將探測(cè)器基底溫度T 讀出，判斷其落在哪兩個(gè)基底溫度區(qū)間內(nèi)，如Tl,化內(nèi)，由此可將之前標(biāo)定的Tl和化分別 對(duì)應(yīng)的各20帖圖像讀出。與上述類似，運(yùn)40帖圖像可看做是2個(gè)曲線組Tl曲線組和化 曲線組，Tl曲線組表示基底溫度為Tl的當(dāng)前響應(yīng)值與實(shí)際響應(yīng)值（均值）的336X256條 溫度曲線，化曲線組表示基底溫度為化的當(dāng)前響應(yīng)值與實(shí)際響應(yīng)值（均值）的336X256 條溫度曲線，運(yùn)樣，任意一個(gè)像素點(diǎn)i有兩條曲線Tli和化1與之對(duì)應(yīng)。
[0051] 當(dāng)有效數(shù)據(jù)來臨時(shí)，由當(dāng)前圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i當(dāng)前輸出值Di先確定其對(duì)應(yīng) Tli曲線和化1曲線的具體哪一段，找出Tl 1曲線該段的兩個(gè)端點(diǎn)值1。，〇1。)、值Ib,DJ和化1 曲線該段的兩個(gè)端點(diǎn)值h。，DJ、值hd，DJ，則當(dāng)前輸出值Di滿足下述關(guān)系式：
[0052]
[0053]
[0054] 式中，Di。、Dib為該像素點(diǎn)標(biāo)定在Tl基底溫度標(biāo)定的響應(yīng)值，Dl。、Dlb為標(biāo)記的Tl 基底溫度下實(shí)際響應(yīng)值（均值），Dli為D 1對(duì)應(yīng)于Tl 1曲線的實(shí)際響應(yīng)值，Dh 1為D 1對(duì)應(yīng)于 Thi曲線的實(shí)際響應(yīng)值，由此可計(jì)算出Dl 1、化1。 陽化5] 接下來，結(jié)合低溫基底溫度Tl、高溫基底溫度化和當(dāng)前圖像基底溫度T，與每個(gè)像 素點(diǎn)的實(shí)際響應(yīng)值Dli、化1進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，便能得到每個(gè)像素點(diǎn)的實(shí)際輸出Y 1，其加權(quán)公式 如下：
[0056]
[0057] 至此，能校正掉非制冷型紅外熱像儀的探測(cè)器輸出響應(yīng)非線性所帶來的非均勻性 影響。
[0058] 結(jié)合圖2,其中，圖2(a)為探測(cè)器輸出未經(jīng)過無擋片算法的圖像，基本分不清目標(biāo) 和背景，豎紋和斜紋都存在，非均勻性較嚴(yán)重；圖2(b)為經(jīng)過傳統(tǒng)無擋片算法處理的圖像， 能分清目標(biāo)和背景，對(duì)比度清晰，一定程度上達(dá)到了非均勻性校正效果，但斜紋還是存在， 探測(cè)器輸出響應(yīng)的非線性帶來的非均勻性問題沒有解決；圖2(c)為經(jīng)過本發(fā)明的無擋片 紅外熱像儀的非均勻性校正方法處理后的圖像，能分清目標(biāo)和背景，對(duì)比度清晰，斜紋和豎 紋沒有出現(xiàn)，很好的校正了探測(cè)器輸出響應(yīng)的非線性帶來的非均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1)標(biāo)定非制冷型無擋片紅外熱像儀： 將非制冷型無擋片紅外熱像儀放置在可控溫環(huán)境中，根據(jù)探測(cè)器工作溫度范圍將基底 溫度平均分為M個(gè)區(qū)間，M > 1，每個(gè)區(qū)間端點(diǎn)拍攝黑體標(biāo)定，改變黑體溫度將非制冷型無擋 片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)平均分為N個(gè)區(qū)間，N > 1，即一個(gè)基底溫度對(duì)應(yīng)一個(gè) 探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均值，得到MXN帖圖像，同時(shí)記下每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度與探測(cè)器 原始輸出響應(yīng)； 步驟2)上述非制冷型無擋片紅外熱像儀拍攝圖像，圖像分辨率為AXB，A為行數(shù)，B為 列數(shù)，上述標(biāo)定的MXN帖圖像、每帖圖像對(duì)應(yīng)的基底溫度和探測(cè)器原始輸出響應(yīng)共同構(gòu)建 M個(gè)曲線組，每個(gè)曲線組對(duì)應(yīng)一個(gè)基底溫度，且每個(gè)曲線組均由AXB條當(dāng)前響應(yīng)值與實(shí)際 響應(yīng)值構(gòu)成的曲線組成； 步驟3)非制冷型無擋片紅外熱像儀工作時(shí)，根據(jù)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T判斷其所屬基 底溫度區(qū)間，即所屬溫度曲線組，獲得輸出圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，其特征在于：上述 步驟2)中，當(dāng)前響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器每個(gè)像素點(diǎn)的原始輸出響 應(yīng)值，實(shí)際響應(yīng)值為非制冷型無擋片紅外熱像儀的探測(cè)器原始輸出響應(yīng)均值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，其特征在于：上述 步驟3)中，判斷探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T所屬基底溫度區(qū)間分為兩種情況： 第一種，當(dāng)前基底溫度T落在任意一個(gè)標(biāo)定的基地溫度上：根據(jù)非制冷型無擋片紅外 熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲線組中該 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Tli上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1，由當(dāng)前基底溫度T和實(shí)際響應(yīng)值Dli確定任意一個(gè) 像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像； 第二種，當(dāng)前基底溫度T落在標(biāo)定的兩個(gè)相鄰的基地溫度之間，根據(jù)非制冷型無擋片 紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di確定該值對(duì)應(yīng)Tl曲線組 中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Tli上的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1化及Th曲線組中該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的曲線Th 1上的實(shí)際 響應(yīng)值化1，由基底溫度T、實(shí)際響應(yīng)值Dli和實(shí)際響應(yīng)值化1確定任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的 實(shí)際輸出Yi,則陽J所組成的整幅圖像即為最后輸出圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無擋片紅外熱像儀的非均勻性校正方法，其特征在于：上述 第二種情況，若上述非制冷型無擋片紅外熱像儀實(shí)際工作時(shí)探測(cè)器當(dāng)前基底溫度T落在標(biāo) 定的兩相鄰的基底溫度T1、化之間，則由圖像的任意一個(gè)像素點(diǎn)i的當(dāng)前輸出值Di找出Tli 曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值1。，DJ和值Ib, DJ，W及化1曲線段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)值h。，DJ 和值hd，DJ，則當(dāng)前輸出值Di滿足下述關(guān)系式：由此得到Di對(duì)應(yīng)于Tl 1曲線的實(shí)際響應(yīng)值Dl 1和對(duì)應(yīng)于化1曲線的實(shí)際響應(yīng)值化1; 則任意一個(gè)像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸出Yi由下述公式加權(quán)得到：
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK105987758SQ201510062027
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】隋修寶, 陶遠(yuǎn)榮, 陳錢, 顧國華, 劉源, 高航, 匡小冬, 潘科辰, 沈雪薇, 孫毅誠
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)