[发明专利]一种用于校准分焦平面偏振相机像元非均匀性的方法

说明书

一种用于校准分焦平面偏振相机像元非均匀性的方法，包括以下步骤：步骤1、采用均匀照明光源作为成像目标，调节分焦平面偏振相机，对准该光源。步骤2、分焦平面相机拍摄N副图像D，求出它们的平均值图像降低随机噪声。步骤3、根据图像分别对0°、45°、90°、135°的偏振图像进行曲面拟合，得到拟合图像根据图像和求得该光强下非均匀校准矩阵步骤4、在不同的光强下重复以上步骤，获得不同光强下非均匀校准矩阵Dsubgt;calibration/subgt;(x,y,I)，求得用于校准相机非均匀性的校准系数k和d。步骤5、对任意拍摄图像D(x,y)，利用校准系数求得该光强下非均匀校准矩阵Dsubgt;calibration/subgt;(x,y)＝k(x,y)D(x,y)+d(x,y)，则优化图像Dsupgt;t/supgt;(x,y)＝D(x,y)+Dsubgt;calibration/subgt;(x,y)。本发明可校准分焦平面偏振相机的像元非均匀性，校准系统结构简单，成本低，适用范围较广。

技术领域

本发明涉及光学偏振成像领域，特别涉及一种分焦平面偏振相机的校准方法。

背景技术

光学成像探测技术在国防、工业、环境、生物医学等关系国计民生的重大领域都占有非常重要的地位。偏振成像技术可以在传统光学成像的基础上，提供更多的目标信息，优化探测效果和识别能力，扩展应用范围，它是最近三十年来国内外发展迅速的一项新型成像技术。分焦平面偏振相机以其紧凑的结构、全固态的特性，灵活的使用方式，在应用中越来越受欢迎，成为偏振相机中的重要发展方向。

然而，由于在分焦平面偏振相机每个像元前安装了不同偏振方向的偏振元件，各个像元之间会不可避免的存在不均匀性，此外随着设备使用时间的延长，各个像元前的偏振器件也会发生不同程度的衰减老化，这些不均匀性会导致图像失真、质量下降。

发明内容

本发明目的是解决各个像元之间存在的不均匀性问题，提供一种用于校准分焦平面偏振相机像元非均匀性的方法。

偏振相机测量的灰度值与入射光强之间的关系为：

D＝βI+D_randow-D_calibration

其中D表示相机响应的灰度值，I为光强，β为光电转换系数，D_calibration为由于CCD芯片前偏振元件的非均匀性和像元响应的非均匀性引起的灰度值响应误差，是待求的非均匀校准矩阵，D_randow为均值为0的随机噪声。

本发明的技术方案

一种用于校准分焦平面偏振相机像元非均匀性的方法，包括以下步骤：

步骤1、采用大尺寸均匀性良好的面阵光源，调节分焦平面偏振相机垂直对准面阵光源；

步骤2、固定分焦平面偏振相机，保证后续拍摄过程中相机位置不变，连续拍摄N副图像，求平均值图像降低随机噪声对图像的影响。

在本步骤中，根据噪声的大小选取拍摄图像的数量N，噪声越大，采用的N值越大；N值的取值应保证随机噪声的方差δ_{heterogeneity}为空间非均匀性带来的误差。经过多次测量求平均值，可以降低随机误差，因此对固定场景进行多次拍照求平均，得到的平均值图像可表示为：

步骤3、根据步骤(2)获得的平均值图像分别对0°、45°、90°、135°偏振方向的图像和进行拟合，得到拟合图像包括和平均值图像和拟合图像求差，得到该光强下的非均匀校准矩阵