[发明专利]基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测系统及方法。该系统包括两点参数计算和存取模块、基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块、基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块、盲元集合表存储更新模块和盲元补偿模块。检测方法为：将原始的数字图像信号进行两点参数的解算，得到两点参数矩阵并存入FPGA的内部RAM；对两点参数矩阵分别进行基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测和基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测，并将两次盲元检测的结果合并得到盲元集合表；调整检测温度重复以上步骤得到对应于不同温度的盲元集合表，将不同温度对应的盲元集合表进行整理合并用于后续补偿。本发明检测效率高、质量好，能够减少检测中的漏判盲元。

技术领域

本发明属于红外图像增强技术领域，特别是一种基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测系统及方法。

背景技术

在红外焦平面成像系统中，盲元数是一个很重要的评价指标，直接决定了红外焦平面的品质。当盲元数量过多或者抱团，将严重影响图像质量，非常不利于观测。

在红外成像系统中广泛使用的盲元检测技术包括定标法、线性外推失效元检测法和3σ检测法，它们都根据一定的判据来决定所指定的像素点是不是盲元：定标法根据红外焦平面阵列对高温热源和低温热源的响应来检测盲元；线性外推失效元检测法根据在一个窗口中上下、左右或者斜对角线的灰度梯度变化作为依据来检测盲元；3σ检测法以红外焦平面阵列像元响应值服从正态分布为前提，根据概率学上的3σ法则为基本原理来检测盲元，但是该方法对于不同温度情况没有进行全面的考虑，当红外焦平面进入过高或过低的温度情况下就可能会出现新的盲元。综上所述，目前方法都能够进行有效的盲元检测，但是仍然存在较多不能被忽略的漏判，且存在盲元检测效率低、质量差、不易实现的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高、质量好的基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测系统及方法，该系统易于实现、节省资源、处理速度快，并且能够减少盲元检测中的漏判。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测系统，包括两点参数计算和存取模块、基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块、基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块、盲元集合表存储更新模块和盲元补偿模块；两点参数计算和存取模块的输出端分别接入基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块和基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块，基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块和基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块都输出端均接入盲元集合表存储更新模块，盲元集合表存储更新模块与盲元补偿模块连接；

两点参数计算和存取模块将原始的数字图像信号进行两点参数的解算，得到两点参数矩阵并存入FPGA的内部RAM；基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块读取内部RAM中存储的两点参数矩阵中的增益矩阵K，并使用掩膜滑动窗口3σ法则进行盲元检测，得到盲元集合表{A}；基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块读取内部RAM中存储的两点参数矩阵中的偏置矩阵B，并使用二次3σ法则进行盲元检测，得到盲元集合表{C}；然后将盲元集合表{A}和{C}送入盲元集合表存储更新模块进行整理合并后存入内部RAM；盲元补偿模块读取内部RAM的盲元集合表进行后续补偿操作。

一种基于FPGA的红外焦平面阵列盲元检测方法，步骤如下：

步骤1，两点参数解算和存取：红外探测器对准面源黑体之后进行热电信号的转换，然后将原始的数字图像信号送入两点参数计算和存取模块进行两点参数的解算，进行多次两点校正求平均值后，将所得的两点参数矩阵存入FPGA的内部RAM；

步骤2，基于增益矩阵K的掩膜滑动窗口盲元检测模块读取内部RAM中存储的两点参数矩阵中的增益矩阵K，并使用掩膜滑动窗口3σ法则进行盲元检测，得到盲元集合表{A}；

步骤3，基于偏置矩阵B的二次3σ盲元检测模块读取内部RAM中存储的两点参数矩阵中的偏置矩阵B，并使用二次3σ法则进行盲元检测，得到盲元集合表{C}；