[发明专利]图像探测器在轨噪声自主抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像探测器在轨噪声自主抑制方法，可以在星上实现图像探测器噪声的自主补偿。

背景技术

图像探测器，又叫图像传感器，是星载相机的核心部分。根据元件的不同，可分为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合元件)和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)两大类。

CCD和CMOS尽管在技术上有较大的不同，但CCD和CMOS两者性能差距不是很大。目前CCD和CMOS图像探测器广泛应用于天文观测、可见光成像和空间光学等领域。

CCD和CMOS图像探测器的输出信号中夹杂着各种噪声和干扰，主要有热噪声、暗电流噪声、散粒噪声、复位噪声和读出电路引入的噪声等。这些噪声会对图像质量产生严重影响，在图像上表现为白噪点、暗电流非均匀一致性和固定模式噪声。虽然在硬件电路中会对这些噪声进行抑制，但是并不能完全消除这些噪声的影响，一般需要进行星上软件处理。

对图像中的白噪点进行处理的方法是在存储器中事先存储白噪点的位置信息，当图像探测器输出到该噪点时，用前一个或后一个像元的灰度作为该噪点的灰度输出。

对于暗电流非均匀一致性的处理方法是存储每个像元的校正系数，在图像探测器输出像元灰度时，给每个像元乘上对应的校正系数后进行输出。

由于CMOS图像探测器所特有的固定模式噪声与温度有关，因此需要存储不同温度下的标定图像，每帧图像需要减去相应温度的标定图像。

以上的星上软件处理方法需要耗费大量的卫星存储资源和运算资源；当图像传感器在轨性能下降时，还需要重新上传标定数据；但是这样仅能维持一段时间，随着星载相机图像探测器性能的进一步下降，需要不断地上传标定数据。

发明内容

为了解决现有技术中星上软件去除白噪点、暗电流非均匀一致性和固定模式噪声中计算量大、存储资源浪费和需要不断上传标定数据的技术问题，本发明提供一种图像探测器在轨噪声自主抑制方法。

本发明的技术解决方案：

一种图像探测器在轨噪声自主抑制方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】采集第n帧图像，在图像探测器靶面进行目标检测；

2】若图像探测器靶面检测到M个目标,其中M为整数，且M≥1,，计算M个目标的质心和目标窗口大小ΔX_i和ΔY_i，i＝1,2,…,M，执行步骤3】；若未检测到目标，执行步骤1】；

3】采集第n+1帧图像，计算M个目标在第n+1帧图像中的质心；

4】计算出相邻两帧图像中M个目标的质心距离差δ_i；

5】利用质心距离差δ_i为M个目标建立与目标窗口对应的背景修正模板B_i，其中i＝1,2,…,M，背景修正模板B_i由N_i×N_i个元素组成，其中N_i＝m×max{ΔX_i，ΔY_i，δ_i}，m≥2，背景修正模板B_i中元素初始值为0；

6】循环处理M个目标窗口，每个目标窗口的的处理过程为：

6.1】在当前帧图像中读取以目标质心为中心，在窗口以外，背景修正模板B_i以内区域内像素的灰度，对此区域每一个像素灰度进行IIR自适应滤波处理，得到该像素的灰度噪声修正量并进行存储；

6.2】对于当前窗口内的像素，若被噪声修正，则将被修正的像素设置为标记为1，并在背景修正模板B_i中的相应位置写入该像素的灰度噪声修正量；

6.3】用当前窗口中像素的原始灰度减去背景修正模板中相应的噪声修正量，得到当前窗口中每个像素修正后的灰度；

7】遍历M个目标窗口，根据窗口内修正后的像素灰度采用灰度质心法计算目标在轨噪声自主抑制后的质心；

8】采集第n+2帧图像，若目标仍在图像探测器靶面中，计算M个目标在第n+2帧的质心，执行步骤6】；若未检测到目标，执行步骤1】。

本发明所具有的优点：

1、本发明能最大程度上实时去除固定模式噪声、暗电流非均匀一致性和白噪点的影响。

2、本发明最大限度的减少了星上存储资源的浪费，只需很少的存储资源。

3、本发明能自适应固定模式噪声、暗电流非均匀一致性和白噪点的特征变化。