[发明专利]一种去除温漂的红外非均匀性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及非致冷红外探测技术领域，具体涉及一种去除温漂的红外非均匀性校正方法。

背景技术

红外焦平面阵列是20世纪70年代末80年代初，在国防应用以及其它战略与战术应用的推动下发展起来的。它是获取景物红外热辐射信息的重要光电器件。除应用于传统的军事成像外，还广泛应用于工业自控、医疗诊断、化学过程监测、红外天文学等领域。

红外探测器是红外探测技术发展最活跃的领域，是红外热成像系统的重要组成部分。目前比较成熟的光子型红外探测器已经广泛的应用到通信、医学、军事和工业等领域。

红外焦平面阵列(IRFPA)属于第二代红外成像器件，是现代红外成像系统的核心，相对于上代红外成像系统，它具有结构简单、工作稳定、噪声等效温差小、灵敏度高等优点。但是由于受制作材料及制作工艺的限制，红外焦平面阵列各像元的响应特性无法做到完全一致，存在非均匀性，严重影响了红外成像系统的探测灵敏度和空间分辨率。因此，工程中使用的红外焦平面阵列都需要对非均匀性作出校正。

红外系统在理想情况下，红外焦平面阵列受均匀辐射，输出幅度应完全一样。但实际上，由于制作器件的半导体材料不均匀(杂质浓度、晶体缺陷、内部结构的不均匀性等)、掩膜误差、缺陷、工艺条件等影响下，其输出幅度并不相同，这就是红外焦平面阵列响应的非均匀性。

红外非均匀性造成的原因有很多种，其中主要组成部分是热像探测元自身的非均匀性，另外红外焦平面阵列外界输入也会造成对非均匀的影响。如探测器的偏置电压、偏置电流的不同，也将造成输出的不均匀性，主要表现为固定加性噪声。

目前，常用的红外非均匀性校正技术有很多种，如基于定标的一点校正、两点校正非均匀算法，还有基于场景的时域高通滤波法、自适应的人工神经网络法和均值滤波算法等。虽然热成像的非均匀性校正算法有很多种，但是目前还没有找到一种适应性较强的算法，各种非均匀校正算法都有它的不足。目前广泛被应用于实践的是一点定标校正算法和两点定标校正算法。但一点定标法的校正精度较低，两点定标法的第二个定标点的选取存在困难。

一点校正法是最早的非均匀性校正算法，针对增益系数不均匀和偏置不均匀二种情况，一点校正法也可分为两种，分为增益系数不均匀的校正和偏置不均匀的校正。但是一次只能满足一点。

采用对偏置的不均匀校正，一点校正原理是假定探测器光敏元的输出信号与目标的辐射通量呈线性关系，即：

V_ij(φ_ij)＝R_ijφ_ij+θ_ij

式中，φ_ij-----入射到第(i，j)个光敏元的辐射通量

V_ij(φ_ij)-----第(i，j)个光敏元的输出电压

R_ij------第(i，j)个光敏元的响应率因子

θ_ij-----第(i，j)个光敏元的截距因子

所谓一点校正算法就是在均匀光辐射下，把各个像元的输出信号校正为一致，即在某一光辐照下，把不同的像元的输出信号校正为某一信号，这个信号可以是此时的信号平均值，也可以为此条件下的最大值等。一般取平均值。假定红外焦平面面阵尺寸为S＝M×N(M，N为正整数，分别表示面阵光敏元的行数和列数)，选取某温度下的辐照度作为定标点，对面阵所有光敏元的输出信号V_ij(φ)，求平均值得：

式中，为红外焦平面阵列在定标点处的空间响应均值，S为面阵列中探测器元数，和分别为焦平面阵列中各个光敏元的响应率因子和截据因子的均值。

任意光敏元输出与平均值之差为