圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法，包括以下步驟：1、采集第n幀圖像，在圖像探測(cè)器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；2、若圖像探測(cè)器靶面檢測(cè)到M個(gè)目標(biāo),執(zhí)行步驟3；若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟1】；3、采集第n+1幀圖像，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)在第n+1幀圖像中的質(zhì)心；4、計(jì)算出相鄰兩幀圖像中M個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心距離差δi；5、利用質(zhì)心距離差δi為M個(gè)目標(biāo)建立與目標(biāo)窗口對(duì)應(yīng)的背景修正模板Bi；6、循環(huán)處理M個(gè)目標(biāo)窗口，每個(gè)目標(biāo)窗口的的處理過程為：7、遍歷M個(gè)目標(biāo)窗口，根據(jù)窗口內(nèi)修正后的像素灰度采用灰度質(zhì)心法計(jì)算目標(biāo)在軌噪聲自主抑制后的質(zhì)心。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存儲(chǔ)資源浪費(fèi)和需要不斷上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)的技術(shù)問題。
【專利說明】圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法，可以在星上實(shí)現(xiàn)圖像探測(cè)器噪聲的自主補(bǔ)償。

【背景技術(shù)】
[0002]圖像探測(cè)器，又叫圖像傳感器，是星載相機(jī)的核心部分。根據(jù)元件的不同，可分為 CCD(Charge Coupled Device,電荷稱合兀件)和 CMOS (Complementary Metal-OxideSemiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體元件)兩大類。
[0003](XD和CMOS盡管在技術(shù)上有較大的不同，但(XD和CMOS兩者性能差距不是很大。目前CCD和CMOS圖像探測(cè)器廣泛應(yīng)用于天文觀測(cè)、可見光成像和空間光學(xué)等領(lǐng)域。
[0004](XD和CMOS圖像探測(cè)器的輸出信號(hào)中夾雜著各種噪聲和干擾，主要有熱噪聲、暗電流噪聲、散粒噪聲、復(fù)位噪聲和讀出電路引入的噪聲等。這些噪聲會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在圖像上表現(xiàn)為白噪點(diǎn)、暗電流非均勻一致性和固定模式噪聲。雖然在硬件電路中會(huì)對(duì)這些噪聲進(jìn)行抑制，但是并不能完全消除這些噪聲的影響，一般需要進(jìn)行星上軟件處理。
[0005]對(duì)圖像中的白噪點(diǎn)進(jìn)行處理的方法是在存儲(chǔ)器中事先存儲(chǔ)白噪點(diǎn)的位置信息，當(dāng)圖像探測(cè)器輸出到該噪點(diǎn)時(shí)，用前一個(gè)或后一個(gè)像元的灰度作為該噪點(diǎn)的灰度輸出。
[0006]對(duì)于暗電流非均勻一致性的處理方法是存儲(chǔ)每個(gè)像元的校正系數(shù)，在圖像探測(cè)器輸出像元灰度時(shí)，給每個(gè)像元乘上對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)后進(jìn)行輸出。
[0007]由于CMOS圖像探測(cè)器所特有的固定模式噪聲與溫度有關(guān)，因此需要存儲(chǔ)不同溫度下的標(biāo)定圖像，每幀圖像需要減去相應(yīng)溫度的標(biāo)定圖像。
[0008]以上的星上軟件處理方法需要耗費(fèi)大量的衛(wèi)星存儲(chǔ)資源和運(yùn)算資源；當(dāng)圖像傳感器在軌性能下降時(shí)，還需要重新上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)；但是這樣僅能維持一段時(shí)間，隨著星載相機(jī)圖像探測(cè)器性能的進(jìn)一步下降，需要不斷地上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中星上軟件去除白噪點(diǎn)、暗電流非均勻一致性和固定模式噪聲中計(jì)算量大、存儲(chǔ)資源浪費(fèi)和需要不斷上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0011]一種圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0012]1】采集第η幀圖像，在圖像探測(cè)器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；
[0013]2】若圖像探測(cè)器靶面檢測(cè)到Μ個(gè)目標(biāo)，其中Μ為整數(shù)，且Μ彡1，，計(jì)算Μ個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心和目標(biāo)窗口大小八\和AYyi = 1，2，".，Μ，執(zhí)行步驟3】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟1】；
[0014]3】采集第η+1幀圖像，計(jì)算Μ個(gè)目標(biāo)在第η+1幀圖像中的質(zhì)心；
[0015]4】計(jì)算出相鄰兩幀圖像中Μ個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心距離差δ i ；
[0016]5】利用質(zhì)心距離差Si SM個(gè)目標(biāo)建立與目標(biāo)窗口對(duì)應(yīng)的背景修正模板Bi，其中i = 1，2，...，M，背景修正模板Bi由Ni XNi個(gè)元素組成，其中Ni =mXmax (AXi，AYi, δ J ,
2,背景修正模板Bi中元素初始值為O ;
[0017]6】循環(huán)處理M個(gè)目標(biāo)窗口，每個(gè)目標(biāo)窗口的的處理過程為:
[0018]6.1】在當(dāng)前幀圖像中讀取以目標(biāo)質(zhì)心為中心，在窗口以外，背景修正模板Bi以內(nèi)區(qū)域內(nèi)像素的灰度，對(duì)此區(qū)域每一個(gè)像素灰度進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，得到該像素的灰度噪聲修正量并進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0019]6.2】對(duì)于當(dāng)前窗口內(nèi)的像素，若被噪聲修正，則將被修正的像素設(shè)置為標(biāo)記為1，并在背景修正模板Bi中的相應(yīng)位置寫入該像素的灰度噪聲修正量；
[0020]6.3】用當(dāng)前窗口中像素的原始灰度減去背景修正模板中相應(yīng)的噪聲修正量，得到當(dāng)前窗口中每個(gè)像素修正后的灰度；
[0021 ] 7】遍歷M個(gè)目標(biāo)窗口，根據(jù)窗口內(nèi)修正后的像素灰度采用灰度質(zhì)心法計(jì)算目標(biāo)在軌噪聲自主抑制后的質(zhì)心；
[0022]8】采集第n+2幀圖像，若目標(biāo)仍在圖像探測(cè)器靶面中，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)在第n+2幀的質(zhì)心，執(zhí)行步驟6】；若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】。
[0023]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明能最大程度上實(shí)時(shí)去除固定模式噪聲、暗電流非均勻一致性和白噪點(diǎn)的影響。
[0025]2、本發(fā)明最大限度的減少了星上存儲(chǔ)資源的浪費(fèi)，只需很少的存儲(chǔ)資源。
[0026]3、本發(fā)明能自適應(yīng)固定模式噪聲、暗電流非均勻一致性和白噪點(diǎn)的特征變化。
[0027]4、本發(fā)明不需地面不斷地上傳標(biāo)定數(shù)據(jù)，具備自主性的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]5、本發(fā)明可以保證星載圖像探測(cè)器在較高溫度下工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0030]圖2為IIR自適應(yīng)濾波流程圖；圖中S為平滑因子，可取2，4，8，16，32 ;
[0031]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法，包括以下步驟:
[0033]I】采集第η幀圖像，在圖像探測(cè)器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；
[0034]2】若圖像探測(cè)器靶面檢測(cè)到M個(gè)目標(biāo)(其中M為整數(shù)，且M彡I)，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心和目標(biāo)窗口大小八\和AYi, i = 1，2，".，Μ，執(zhí)行步驟3】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；
[0035]3】采集第η+1幀圖像，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)在第η+1幀的質(zhì)心；
[0036]4】計(jì)算出相鄰兩幀圖像中M個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心距離差δ i ；
[0037]5】為M個(gè)目標(biāo)建立與目標(biāo)窗口對(duì)應(yīng)的背景修正模板&，其中i = 1，2，-,M7Bi由NiXNi個(gè)元素組成，其中Ni = mXmaxiAX” Λ Y” δ J , m ^ 2 中元素初始值為O ；
[0038]6】循環(huán)處理M個(gè)目標(biāo)窗口，每個(gè)窗口的的處理過程為:
[0039]6.1】圖像中讀取以目標(biāo)質(zhì)心為中心，在窗口以外，背景修正模板氏以內(nèi)區(qū)域內(nèi)像素的灰度，對(duì)此區(qū)域每一個(gè)像素灰度進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，得到該像素的灰度噪聲修正量并進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0040]6.2】窗口內(nèi)的像素，若被噪聲修正，則將被修正的像素設(shè)置為標(biāo)記為1，并在&中的相應(yīng)位置寫入該像素的灰度噪聲修正量；
[0041]6.3】口中像素的原始灰度減去模板中相應(yīng)的噪聲修正量，得到當(dāng)前窗口中每個(gè)像素修正后的灰度。
[0042]7】遍歷Μ個(gè)目標(biāo)窗口，根據(jù)窗口內(nèi)修正后的像素灰度采用灰度質(zhì)心法計(jì)算目標(biāo)在軌噪聲自主抑制后的質(zhì)心；
[0043]8】采集第η+2幀圖像，若目標(biāo)仍在靶面中，計(jì)算Μ個(gè)目標(biāo)在第η+2幀的質(zhì)心，執(zhí)行步驟6】；若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟1】；
[0044]圖3為本發(fā)明實(shí)施例示意圖:
[0045]其中圖a為圖像探測(cè)器在第η幀靶面檢測(cè)到兩個(gè)目標(biāo)(如衛(wèi)星、飛機(jī))，對(duì)兩個(gè)目標(biāo)開窗口；圖b為計(jì)算兩幀圖像2個(gè)目標(biāo)質(zhì)心的距離差61和δ2;圖c為2個(gè)目標(biāo)建立背景修正模板和Β2 (圖中窗口外的虛線框)；圖d對(duì)窗口以外，背景修正模板框以內(nèi)區(qū)域內(nèi)像素的灰度進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像探測(cè)器在軌噪聲自主抑制方法，其特征在于:包括以下步驟: I】采集第η幀圖像，在圖像探測(cè)器靶面進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；. 2】若圖像探測(cè)器靶面檢測(cè)到M個(gè)目標(biāo)，其中M為整數(shù)，且M彡1，，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心和目標(biāo)窗口大小八乂1和AYpi = 1，2，".，Μ，執(zhí)行步驟3】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】；.3】采集第η+1幀圖像，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)在第η+1幀圖像中的質(zhì)心； .4】計(jì)算出相鄰兩幀圖像中M個(gè)目標(biāo)的質(zhì)心距離差Si ; . 5】利用質(zhì)心距離差SiSM個(gè)目標(biāo)建立與目標(biāo)窗口對(duì)應(yīng)的背景修正模板Bi，其中i =.1，2，…，M，背景修正模板Bi由NiXNi個(gè)元素組成，其中Ni = mXmax { Λ Xi, Λ Yi, δ J，m彡2，背景修正模板Bi中元素初始值為O ; . 6】循環(huán)處理M個(gè)目標(biāo)窗口，每個(gè)目標(biāo)窗口的的處理過程為: . 6.1】在當(dāng)前幀圖像中讀取以目標(biāo)質(zhì)心為中心，在窗口以外，背景修正模板Bi以內(nèi)區(qū)域內(nèi)像素的灰度，對(duì)此區(qū)域每一個(gè)像素灰度進(jìn)行IIR自適應(yīng)濾波處理，得到該像素的灰度噪聲修正量并進(jìn)行存儲(chǔ)； . 6.2】對(duì)于當(dāng)前窗口內(nèi)的像素，若被噪聲修正，則將被修正的像素設(shè)置為標(biāo)記為1，并在背景修正模板Bi中的相應(yīng)位置寫入該像素的灰度噪聲修正量； . 6.3】用當(dāng)前窗口中像素的原始灰度減去背景修正模板中相應(yīng)的噪聲修正量，得到當(dāng)前窗口中每個(gè)像素修正后的灰度； . 7】遍歷M個(gè)目標(biāo)窗口，根據(jù)窗口內(nèi)修正后的像素灰度采用灰度質(zhì)心法計(jì)算目標(biāo)在軌噪聲自主抑制后的質(zhì)心； . 8】采集第n+2幀圖像，若目標(biāo)仍在圖像探測(cè)器靶面中，計(jì)算M個(gè)目標(biāo)在第n+2幀的質(zhì)心，執(zhí)行步驟6】;若未檢測(cè)到目標(biāo)，執(zhí)行步驟I】。
【文檔編號(hào)】H04N5/365GK104394335SQ201410660449
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】閆榮華, 胡永明, 彭進(jìn)業(yè), 馬冬梅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所, 西北工業(yè)大學(xué), 西安楊森制藥有限公司