[发明专利]共光路多模块拼接焦平面图像非均匀性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及焦平面图像非均匀性校正方法，具体涉及一种共光路情况下多模块拼接焦平面的图像整体非均匀性校正方法。

背景技术

本发明主要针对小指向镜指向焦平面拼接成像系统，光路结构示意图如图1所示，该方法采用共光路小指向镜分时成像完成视场的无缝覆盖，其具体工作方式可以参考“小反射镜四次指向实现面阵拼接探测器大区域覆盖方法”。系统一次成像的图像拼接示意图如图2所示，图中视场由八个焦平面无缝拼接覆盖成像。

由于不同焦平面的材料非均匀性、读出电路特性、驱动电路特性的差异等原因导致各焦平面的成像存在非均匀性的问题，为了得到灰度均匀、连续的图像需要对不同焦平面的成像图像进行非均匀性校正。同时，成像灰度受积分时间、电子学特性、探测器等多方面的因素影响，无法通过一次性成像标定完成图像整体的非均匀性校正。

在常规的图像拼接过程中，拼接处的灰度连续性处理一般采用过渡带平滑算法，这些算法没有对整体图像进行处理；然而在指向系统中，视场由多幅图像进行无缝拼接，只对过渡带进行平滑将造成图像明暗相间，效果较差。所以在指向系统中，需要对整体图像进行非均匀校正。

发明内容：

本发明针对小指向镜指向系统，解决多模块焦平面共光路成像过程中灰度非均匀性的问题，通过算法实现视场成像范围内的图像整体灰度连续性调整。

本发明的前提是焦平面内的像元非均匀性已经得到校正，该方法是利用成像过程中不同像素对应的不同光通量得到一个基准线性方程；然后在另外一个焦平面上找到具有同样特征信息的点得到一个待校正的线性方程，通过两点式非均匀性校正算法，可以得到匹配特征点的校正参数；由于两个焦平面是在共光路系统中成像，成像的目标具有连续性和一致性，所以可以对其他的像素进行校正，从而得到视场范围内灰度连续性良好的最终图像，校正过程如图3所示。

该方法有以下两个优点：

1）利用特征点对灰度不敏感特点，以特征点的灰度作为相同光照度下不同焦平面像元的响应作为线性方程的输入，保证非均匀性校正算法的可靠性；

2）本算法采用整体校正的方法有别于传统的过渡带平滑方法，保证图像灰度的连续性。

附图说明：

图1小指向镜多次指向光路示意图。

图2图像拼接。

图3校正过程。

具体实施方式：

本发明对小指向镜指向系统的八个拼接焦平面进行图像整体非均匀性校正，焦平面采用IBIS14000CMOS面阵探测器，其像素非均匀性达到99％，满足本算法的前提条件。具体实施过程如下：

1）通过Harris角点检测算法和Ransac精匹配算法在图像间寻找两对以上特征一致的点（要求相关系数达到0.8以上），采用角点算法的优点在于该算法对图像灰度不明感同时能够克服图像之间旋转和位移的问题；

2）然后以角点为中心的3*3模板范围作为图像灰度采集区域，采用模板取均值的作用在于克服图像的噪声影响，并选择灰度差异最大的两个角点对作为算法的输入；

3）采用两点法非均匀性校正算法，得到角点特征匹配对的像素校正参数；

4）利用计算得到的匹配角点对的校正参数，对图像范围内所有的像素进行非均匀性校正，从而获得整体灰度校正的图像。