[发明专利]基于中值直方图均衡的红外非均匀性校正算法

说明书

技术领域

本发明属于红外非均匀性校正技术范围内的一种，具体涉及一种基于中值直方图均衡的红外非均匀性校正算法，特别适用于红外热像仪图像校正，减少红外图像非均匀性，避免“鬼影”。

背景技术

理想情况下，当红外焦平面阵列受到均匀辐射时，焦平面的响应输出应完全一样。实际上，由于制作器件的半导体材料不均匀、缺陷、工艺条件等因素影响下，红外焦平面阵列的不同像元在同一均匀入射辐射下，其视频输出信号幅度不同，这就是红外焦平面阵列输出响应的非均匀性。和单点扫描方式和线阵扫描方式相比，红外焦平面阵列更容易受到红外响应非均匀性的影响。单点扫描方式不存在红外响应非均匀性的问题，线阵扫描方式的响应非均匀性只存在于线阵方向，而对于焦平面阵列，这种红外响应的非均匀性存在于整个像平面上。而且由于制作探测器的材料不同，其非均匀性严重程度也有所不同；并且愈是大规模的器件，非均匀性问题就愈突出，因此有必要减少器件的非均匀性。

和非均匀性相关的概念有非均匀性(nonuniformity)、空间噪声(spatial noise)、固定模式噪声(fixedpatternnoise)等。J.M.Mooney认为空间噪声是对一幅红外图像进行校正后的噪声，在不同的帧之间该噪声具有相关性。空间噪声在监视器上以固定的模式出现，随时间或工作环境略有变化，这个术语强调的是这种固定模式噪声的统计特性。实际上，空间噪声是在校正后的非均匀性。该特性可以被用于判断探测器的应用场合及评估系统的最终性能。而非均匀性是焦平面阵列输出在时域平均后的波动，表现为在红外图像上面会产生条纹现象。条纹的存在影响红外图像的清晰度，不利于观察者进行观察和测量，所以应尽量减少或者避免条纹，校正图像的非均匀性。

非均匀性校正方法主要包括两种：一类是定标法，另一类是场景法。定标法即基于红外参照源的方法，这类方法的典型代表是两点温度定标算法，由于校正参数的生成不是来源于真实均匀外场辐射，所以校正性能难免会受到影响，又由于红外系统的不稳定性，使得非均匀性会随时间发生漂移，因此系统需要重复标定，这是定标法最大的缺点（D.A.Scribner,K.A.Sarkady.Nonuniformity correctionfor staring IR focal plane arrays using scene-based techniques[C].Infrared Detectors and Focal Plane Arrays,SPIE,1990,1308(1):224～233.）。另外一种场景法是依据实际场景的信息实现非均匀性校正，它极大的克服了温度定标类NUC方法的不足，不需要参照源，简化了系统结构，而且具有自适应校正的特点，兼顾了系统的不稳定性，成为NUC技术的发展的主要方向，将逐步替代定标法（D.A.Scribner,K.Asarkady，M.R.Kruer,et al.Adaptive retina-like preprocessing for imaging detector arrays[C],Proc.IEEE,1993,1955～1960.）。

中值算法最初是用来修正各相机中传感器增益之间的差异，采用中值算法可以比较由不同相机获得的图像被直方均衡后更容易些，因此这种方法随后被扩大到闪烁校正上的应用上。

假设两个累积直方图H₁,H₂,则校正图像的中值累积直方图表示为：

Hmid-1=H1-1+H2-12]]>

这中取均值的方法可以被推广到任一数量级的图像上。一旦采用中值直方图进行对比度均衡，那么图像就会出现明显地单调对比变化，这样就可以将中值直方图Hmid指定为图像的直方图，不再用简单的累积直方图当作图像的直方图。因此，所有图像直方图都可以采用取中值直方图的方法来获得，也可以使用取中值直方图的方法来对红外图像的非均匀性进行校正。

发明内容