[发明专利]一种红外焦平面非均匀性校正方法

说明书

本发明公开了一种红外焦平面非均匀性校正方法。该方法将红外相机以一定速度分别沿着红外焦平面的行方向和列方向扫描，并采集图像数据。将行方向扫描的多帧图像，以像元为单位构建数据向量集，计算各像元向量集的各阶统计参数，并根据同一行像元扫描成像场景的一致性，精确计算同一行像元非均匀性校正参数的相关性。同样根据列扫描方向的多帧图像，可得同列像元非均匀性校正参数的相关性。联立各像元的非均匀性校正参数的行间相关性和列间相关性方程，计算得红外焦平面的非均匀性校正参数。本发明可在无需参考源的情况下，快速精确地完成红外焦平面的非均匀性校正。

技术领域：

本发明涉及到红外成像系统信号处理技术，具体指一种应用于面阵型红外焦平面探测器的非均匀性校正方法，它应用于红外成像仪器，特别适合于本身具备扫描或指向机构的红外成像系统。

背景技术

红外遥感技术广泛应用于军事侦查、气象观测、预警监视、测绘以及环境监测等领域。由于器件材料不均匀(晶体缺陷、杂质浓度的不均匀性等)、掩膜误差、缺陷、工艺条件等影响，以及器件与读出电路耦合的非均匀性和采集通道间的非均匀性等，红外焦平面器件存在不可避免的空间非均匀性^[1]。红外焦平面器件的非均匀性严重影响红外成像系统的成像质量，限制系统的探测灵敏度。实际应用中，需要对红外探测器输出图像进行非均匀性校正。

目前，非均匀性校正算法分为两类：一类是基于黑体标定的非均匀性校正方法，另一类是基于场景的非均匀性校正方法。基于黑体定标的非均匀性校正方法主要包括两点校正法、多点校正法和曲线拟合校正法等^[2]。这类方法需首先采集各温度点的均匀黑体辐射图像，根据定标数据计算校正参数。但由于红外焦平面的非均匀性随工作状态(偏置电压、工作温度等)变化而变化，校正精度会随时间漂移，因此实际应用中需多次反复标定，步骤繁琐，且需要黑体的配合，对于天基遥感仪器增加了系统复杂度。基于场景的非均匀性校正方法主要包括基于统计模型的校正方法、基于图像配准的自适应校正方法和基于神经网络的校正方法等^[3][4]。这类校正算法无需参考源，但依赖于成像场景存在运动或变化、符合特定统计特性等假设，可能出现鬼影等现象，且部分算法复杂度高，难以实时运算。

[1]陈钱.红外图像处理技术现状及发展趋势[J].红外技术,2013,35(6):311-318.

[2]陈锐,谈新权.红外图像非均匀性校正方法综述[J].红外技术,2002,24(1):1-3.

[3]张红辉,罗海波,余新荣,等.改进的神经网络红外图像非均匀性校正方法[J].红外技术,2013,35(4):232-237.

[4]樊凡.基于场景的红外非均匀性校正算法研究[D].华中科技大学,2015.

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种红外焦平面非均匀性校正方法，在无需参考源的情况下，快速精确完成红外焦平面探测器的非均匀性校正，实现红外成像系统的相对辐射定标。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

本发明一种红外焦平面非均匀性校正方法包括以下步骤:

(1)红外相机以一定速度分别沿着红外焦平面的行方向和列方向扫描成像并采集数据。扫描成像可以通过二维转台或一维转台转动实现，或者通过扫描镜摆动实现，扫描速度可设置为任意值。

(2)取出沿行扫描的多帧红外图像的灰度数据，以像元为单位，构成数据向量集，并进行预处理。举例说明：焦平面规模为M×N，其中M为行数，N为列数，共采集P帧数据，得到M×N个P维向量。数据预处理是指截取同行像元扫描场景重叠部分对应的数据向量部分作为新的数据向量。