基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法、装置、系统及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法、装置、系统及应用，属于红外遥感探测技术领域。所述方法包括：获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；根据所述单线列红外图像确定预校正系数；根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。本发明专利技术实现了定标源与目标区域的自适应匹配，有效抑制空间噪声达到时间噪声水平，提高了校正精度，同时，该方法不需要大型的外场定标源，易于实现。

Non-uniformity Correction Method, Device, System and Application of Infrared Image Based on On-orbit Sweeping

The invention provides a non-uniformity correction method, device, system and application of infrared image based on on on-orbit pushing, belonging to the field of infrared remote sensing detection technology. The method includes: acquiring single-line infrared image, the single-line infrared image includes a single image of all pixels on the same sub-satellite point after the line detector rotates 90 degrees; determining the pre-correction coefficient according to the single-line infrared image; correcting the original image according to the pre-correction coefficient, and the original image is a two-dimensional infrared image obtained by simultaneously pushing and scanning each pixel; The corrected image is processed by constant statistical correction, and the non-uniformity corrected image is obtained. The method realizes the adaptive matching between the calibration source and the target area, effectively suppresses the spatial noise to reach the time noise level, and improves the correction accuracy. At the same time, the method does not need a large field calibration source and is easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法、装置、系统及应用
本专利技术涉及一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法、装置、系统及应用，属于红外遥感探测

技术介绍
传统红外图像的非均匀性校正方法主要有以下三种：(1)在实验室内通过定标获取校正系数；(2)通过在轨内定标源确定校正系数；(3)通过在轨外定标场地确定校正系数。其中，实验室定标成像链路与实际目标探测时成像链路不同，而且载荷在轨状态也会随时间不断变化，利用实验室的校正系数难以满足高灵敏度探测及非均匀性校正需求；在轨内定标源法是在光路中设计黑体定标源，影响校正效果的主要因素有定标的频次、定标温度点的选取以及黑体控温稳定性和均匀性等，以上因素导致非均匀性校正残差较大；在轨外定标场地校正需要较大面积的均匀定标场地，而大面积稳定的红外定标场很难获取；目前，传统校正方法残余非均匀性在10-2量级，难以满足微弱温差目标甚高灵敏度探测的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法、装置、系统及应用，实现了定标源与目标区域的自适应匹配，有效抑制空间噪声达到时间噪声水平，提高了校正精度，同时，该方法不需要大型的外场定标源，易于实现。本专利技术的技术解决方案是：一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，包括：获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；根据所述单线列红外图像确定预校正系数；根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。在一可选实施例中，所述对预校正后的图像进行恒定统计校正，包括：根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除；对剔除云之后的校正后的图像进行恒定统计校正。在一可选实施例中，所述根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除，包括：获取所述线列探测器拍摄所述原始图像时的高度和速度，并根据所述高度和速度调整云检测阈值；根据调整后的云检测阈值进行云检测；根据云检测结果，剔除所述预校正后的图像中有云部位。在一可选实施例中，所述根据所述单线列红外图像确定预校正系数，包括：根据所述单线列红外图像中的各所述单个图像，确定各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到各所述像元对应的预校正系数。在一可选实施例中，所述根据所述单线列红外图像确定预校正系数，包括：对所述单线列红外图像中各所述单个图像进行盲元检测，确定盲元索引表，所述盲元索引表中包含盲元及其对应的位置；根据所述盲元索引表，去除所述单线列红外图像中的盲元对应的单个图像；根据所述单线列红外图像中剩余的各所述单个图像，确定除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到除盲元外的各所述像元对应的预校正系数。在一可选实施例中，所述根据所述预校正系数校正原始图像，包括：根据除盲元外的各所述像元对应的预校正系数，对所述原始图像中除盲元外的各所述像元对应的图像区域进行校正；对所述原始图像中盲元对应的区域进行邻域替换，得到预校正后的图像。一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正装置，包括：图像获取模块，用于获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；校正系数确定模块，用于根据所述单线列红外图像确定预校正系数；预校正模块，用于根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；场景校正模块，用于对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。在一可选实施例中，所述场景校正模块，用于：根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除；对剔除云之后的校正后的图像进行恒定统计校正。在一可选实施例中，所述根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除，包括：获取所述线列探测器拍摄所述原始图像时的高度和速度，并根据所述高度和速度调整云检测阈值；根据调整后的云检测阈值进行云检测；根据云检测结果，剔除所述预校正后的图像中有云部位。在一可选实施例中，所述校正系数确定模块，用于：根据所述单线列红外图像中的各所述单个图像，确定各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到各所述像元对应的预校正系数。在一可选实施例中，所述校正系数确定模块，还用于：对所述单线列红外图像中各所述单个图像进行盲元检测，确定盲元索引表，所述盲元索引表中包含盲元及其对应的位置；根据所述盲元索引表，去除所述单线列红外图像中的盲元对应的单个图像；根据所述单线列红外图像中剩余的各所述单个图像，确定除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到除盲元外的各所述像元对应的预校正系数。在一可选实施例中，所述预校正模块，用于：根据除盲元外的各所述像元对应的预校正系数，对所述原始图像中除盲元外的各所述像元对应的图像区域进行校正；对所述原始图像中盲元对应的区域进行邻域替换，得到预校正后的图像。一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正系统，包括旋转定标机构及非均匀校正装置，所述旋转定标机构用于旋转线列探测器，所述非均匀校正装置包括：图像获取模块，用于获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；校正系数确定模块，用于根据所述单线列红外图像确定预校正系数；预校正模块，用于根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像包括各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；场景校正模块，用于对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。在一可选实施例中，所述旋转定标机构包括转台1、限位组件2及驱动组件3，所述转台1用于承载所述线列探测器并带动所述线列探测器转动，所述驱动组件3用于带动所述转台组件转动，所述限位组件2包括第一限位块和第二限位块，所述第一限位块和转台中心连线，与所述第二限位块和转台中心连线呈90°夹角，所述第一限位块用于限制所述转台转动至第一位置停止，所述第二限位块用于限制所述转台转动至第二位置停止。15、权利要求1-6任一项所述的基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法在海面弱目标探测中的应用。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术实施例提供的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，通过将星下点作为定标源，根据线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像确定各像元对应的预校正系数，由于星下点实时反映目标区域的温度、发射率等成像链路中各因素的影响，实现定标源与目标区域的自适应匹配，有效抑制空间噪声达到时间噪声水平，提高了校正精度；同时，该方法不需要大型的外场定标源，易于实现；(2)该方法有效抑制云层对非均匀性校正精度的影响，同时能够随目标特性变化进行场景自适应校正，提高校正精度，本方法校正后空间噪声优于时间噪声水平，残余非均匀性达10-4量级；(3)本专利技术有效抑制了盲元对预校正精度以及最终的复合校正精度影响，为场景校正提供高质量预校正图像，有效提升场景校正的效率和精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于在轨推扫的红本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，包括：获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；根据所述单线列红外图像确定预校正系数；根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，包括：获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；根据所述单线列红外图像确定预校正系数；根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。2.根据权利要求1所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，所述对预校正后的图像进行恒定统计校正，包括：根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除；对剔除云之后的校正后的图像进行恒定统计校正。3.根据权利要求2所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，所述根据所述预校正后的图像进行云检测和剔除，包括：获取所述线列探测器拍摄所述原始图像时的高度和速度，并根据所述高度和速度调整云检测阈值；根据调整后的云检测阈值进行云检测；根据云检测结果，剔除所述预校正后的图像中有云部位。4.根据权利要求1所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，所述根据所述单线列红外图像确定预校正系数，包括：根据所述单线列红外图像中的各所述单个图像，确定各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到各所述像元对应的预校正系数。5.根据权利要求4所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，所述根据所述单线列红外图像确定预校正系数，包括：对所述单线列红外图像中各所述单个图像进行盲元检测，确定盲元索引表，所述盲元索引表中包含盲元及其对应的位置；根据所述盲元索引表，去除所述单线列红外图像中的盲元对应的单个图像；根据所述单线列红外图像中剩余的各所述单个图像，确定除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异；对除盲元外的各所述像元对所述同一星下点的响应差异进行归一化处理，得到除盲元外的各所述像元对应的预校正系数。6.根据权利要求5所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正方法，其特征在于，所述根据所述预校正系数校正原始图像，包括：根据除盲元外的各所述像元对应的预校正系数，对所述原始图像中除盲元外的各所述像元对应的图像区域进行校正；对所述原始图像中盲元对应的区域进行邻域替换，得到预校正后的图像。7.一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正装置，其特征在于，包括：图像获取模块，用于获取单线列红外图像，所述单线列红外图像包括线列探测器旋转90°后所有像元对同一星下点的单个图像；校正系数确定模块，用于根据所述单线列红外图像确定预校正系数；预校正模块，用于根据所述预校正系数校正原始图像，所述原始图像为各所述像元同时推扫所得的二维红外图像；场景校正模块，用于对预校正后的图像进行恒定统计校正，得到非均匀性校正后的图像。8.根据权利要求7所述的一种基于在轨推扫的红外图像的非均匀校正装置，其特征在于，所述场景校正模块，用于：根据所述预校正后的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽莎，龙亮，赵号，封宇航，粘伟，王哲，吴立民，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11