[发明专利]一种红外焦平面阵列变积分时间下的自适应校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外焦平面阵列自适应校正方法，特别是一种红外焦平面阵列变积分时间下的自适应校正方法，属于红外成像技术领域。

背景技术

积分时间是指红外焦平面阵列探测单元在受到外界辐射时产生积累电荷的时间。对红外焦平面阵列成像系统而言，输出电压、响应率、噪声和比探测率等物理参数都与积分时间关系密切，适当的积分时间能提升系统的整体性能，反之，则抑制系统性能。

在凝视红外焦平面成像系统的实际应用中，经常需要根据目标红外辐射强度来修改探测器积分时间。而对图像进行非均匀性校正以后，即使效果良好，若改变探测器的积分时间，由于其读出电路、器件、放大电路的离散特性及工艺方面的差异，图像的均匀性仍会明显变差。这种现象本质上是由于各个探测单元输出电路对积分时间响应的非一致性引起的。

调节积分时间的应用分为两种，一种是积分时间为固定档位值，另一种是积分时间为动态的非固定档位值，针对第一种应用可以在每个积分时间档位采用现有工程上使用较多且比较容易实现的方法---两点温度定标法计算各自的校正系数，但这种方法对于后一种应用，显然不再适用。对于第二种应用，现有的方法是按照积分时间划分区间段，每段区间内的积分时间点上的校正系数均使用区间内某个积分时间点上的校正系数代替。但现有方法只是通过积分时间分段校正弱化了修改积分时间对像元非均匀性的影响，但由于各个探测单元输出电路对积分时间响应的非均匀性依然存在，所以校正效果不是很理想。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明实现了一种在不同积分时间段内，校正系数随着积分时间线性变化的非均匀性校正方法。由于校正系数与积分时间是一一对应，分离出积分时间的变化对焦平面阵列均匀性的影响。不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高，而且修改积分时间图像均匀性不受影响。

本发明所采用的技术解决方案：一种红外焦平面阵列变积分时间下的自适应校正方法，步骤如下：

(1)将红外焦平面阵列通过光学系统与黑体对准，使得黑体辐射充满红外焦平面阵列的整个视场，并均匀照射在红外焦平面阵列上；

(2)将红外焦平面阵列的积分时间设置为INT₁；

(3)将黑体温度设置为T₁，测得红外焦平面阵列探测器各单元采集到的图像数据，采集Q帧的图像数据，计算T₁温度下第(i,j)个探测单元采集到的平均图像数据输出进而求得所有探测单元采集到的平均图像数据输出

(4)将黑体温度设置为T₂，利用步骤(3)中方法，计算T₂温度下第(i,j)个探测单元采集到的平均图像数据输出进而求得所有探测单元采集到的平均图像数据输出

(5)选取P个有效像元点，即P个有效探测单元，利用步骤(3)和步骤(4)中的数据，计算每个有效像元点在积分时间为INT₁条件下的增益定标系数和偏置定标系数；

(6)修改步骤(2)中红外焦平面阵列的积分时间，重复步骤(3)～步骤(5)，求得每个有效像元点在修改后的积分时间条件下所对应的增益定标系数和偏置定标系数；

(7)利用步骤(6)中的数据绘制每个有效像元点的增益定标系数和偏置定标系数分别随积分时间的分布图，在分布图中按积分时间从小到大的顺序将每个有效像元点所对应的相邻增益定标系数和偏置定标系数用直线连接，获得每个有效像元点的增益定标系数和偏置定标系数分别随积分时间变化的折线图；

(8)根据步骤(7)中折线图中的转折点个数n，将积分时间分为n-1段区间，每段区间内增益定标系数和偏置定标系数与积分时间呈线性关系；

(9)在步骤(8)确定的每段积分时间区间内，选取n1个积分时间点，使用最小二乘法拟合得到该段积分时间区间的增益拟合系数R′、S′和偏置拟合系数R″、S″；

(10)利用步骤(9)得到的增益拟合系数R′、S′和偏置拟合系数R″、S″，计算偏置校正系数和增益校正系数；

(11)利用步骤(10)中得到的偏置校正系数和增益校正系数对红外焦平面阵列获得的图像进行校正。

所述步骤(3)中将黑体温度设置为T₁，测得红外焦平面阵列探测器各单元采集到的图像数据，采集Q帧的图像数据，计算T₁温度下第(i,j)探测单元采集到的平均图像数据输出具体由公式：

给出，其中为T₁温度下第(i,j)个探测单元采集到的第m帧图像数据；