一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法技术

本发明专利技术公开了一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法，首先根据基底温度范围将基底温度分为M个区间，每个温度区间拍摄不同温度黑体，同时将探测器原始输出也分为N个区间，标定出M×N帧图像，存储起来；然后，探测器工作时根据基底温度将标定的此基底温度上下的各M帧图像读出；接下来，根据每个像素点的响应值确定对应于基底温度上下两个温度曲线的对应值，再结合基底温度加权计算出最终输出值。本发明专利技术在标定时将基底温度的分区间，成功剔除挡片，还考虑了探测器输出非线性带来的非均匀性，将探测器原始输出也进行分区间，这样在标定完所有图像后不需进行第二次标定，一劳永逸，同时也解决了红外探测器非线性响应带来的非均匀性影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频图像增强领域，具体涉及一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法。
技术介绍
18世纪早期发现可见光谱以外的红外光，经过两百多年的发展研究，红外光谱的应用已经取得了很大的进展。从早期粗糙的单像素探测设备到上世纪80年代晚期更加先进的液氮或复杂的制冷微测辐射热计系统，红外成像系统缓慢发展，那时的系统造价居高不下且不便于携带，使得机芯的应用多年来一直停留在国防、航空航天等重要领域。随着技术的发展，探测器、机芯和软件系统在性能方面都获得一定的发展，并且入门级产品的价格也在下降，机芯逐渐变得更小、更轻并且更节能。随着邻近的电子元件产生的热量或容器温度的变化，或视野中的目标本身辐射热量的变化，探测器的增益和标准值将发生固有的漂移而偏离稳定区，并导致图像不均匀。红外制造商在探测器前面安装一个机械控制校正挡片，用于阻隔来自目标的所有辐射能量，以此来校正探测器的非均匀性，重新校正的时间间隔在几秒钟到几分钟不等。红外探测器制造商还利用直接安装在探测器上的热电(帕尔贴效应)加热器或制冷器来稳定探测器的温度，试图以此来减少探测器的偏移量。然而，这两种方法只能在有限的工作条件下提供局部解决方法，并且严重消耗成像系统中的电力预算。采用繁琐的挡片进行非均匀性校正的红外探测系统，在校正的时候阻隔了入射信号，探测器对场景会有几秒钟的盲视，在目标追踪、在线机器视觉、消防搜救、电力排查等危险环境中，盲视效应是不能被接受的，特别在一些红外制导导弹飞行的过程中，“盲视”效应会严重影响导引头对目标方向的判断，使导弹击中错误目标，从而带来极为可怕的后果。另外，挡片校正过程可能耗时数秒并且可能频繁发生，这取决于机芯和它的工作环境，由于机械部件的存在使得整个探测器系统变重，同时挡片的频繁校正声学噪声，在隐蔽或者秘密进行的任务中有
可能导致不可思量的结果。因此挡片的拆除给非制冷红外热像仪带来了广阔的应用前景。目前国际市场上，美国FLIR公司、法国ULIS公司、英国LAND公司都推出了一系列无挡片热像仪产品，国内市场上，杭州兆晟公司也拥有同类型产品。这些无挡片热像仪产品均是建立在环境温度和焦平面基底温度一致的假设上，是一种基于定标的非均匀性校正方法。标定时，将红外机芯放置在高低温箱或者其他可控温环境中，高低温箱温度划分成不同区间，高低温箱温度调整为区间温度端点，让机芯拍摄高低温箱内均匀目标，待焦平面温度稳定下来后采集一帧图像进行存储，作为该温度端点的背景值，变换高低温箱温度，采集存储多帧图像。热像仪工作时，根据基底温度信息值，判断该基底温度落在标定过程的那两个温度端点内，将此两帧图像读出并线性计算出该基底温度所对应的背景图像，因此，探测器的输出图像减去计算出的背景值便能够完成挡片的校正。通过这种方式，能够将环境温度也考虑在内，即基底温度漂移时，环境温度也在漂移，此时需要重新校正背景，于是无挡片技术完成了随时校正背景的工作，克服了温度漂移的影响，但该方法没有考虑不同真实目标对红外探测器输出响应的影响，任然没有解决红外探测器非线性带来的问题，仅能看做是一点定标算法，在真实目标温度与基底温度相差较大时，这种非线性带来的非均匀性越加明显。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法，成功剔除了非制冷型红外热像仪的挡片，减小系统体积、重量和功耗，提高了设备的可靠性，同时也解决了红外探测器非线性响应带来的非均匀性影响。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法，包括以下步骤：步骤1)标定非制冷型无挡片红外热像仪：将非制冷型无挡片红外热像仪放置在可控温环境中，根据探测器工作温度范围将基底温度平均分为M个区间，M≥1，每个区间端点拍摄黑体标定，改变黑体温度将非制冷型无挡片红外热像仪的探测器原始输出响应平均分为N个区间，N≥1，即一个基底温度对应一个探测器原始输出响应均值，得到M×N帧图像，同时记下每帧图像对应的基底温度与探测器原始输出响应。步骤2)上述非制冷型无挡片红外热像仪拍摄图像，图像分辨率为A×B,A为行数，B为列数，上述标定的M×N帧图像、每帧图像对应的基底温度和探测器原始输出响应共同构建M个曲线组，每个曲线组对应一个基底温度，且每个曲线组均由A×B条当前响应值与实际响应值构成的曲线组成。步骤3)非制冷型无挡片红外热像仪工作时，根据探测器当前基底温度T判断其所属基底温度区间，即所属温度曲线组，获得输出图像。上述步骤2)中，当前响应值为非制冷型无挡片红外热像仪的探测器每个像素点的原始输出响应值，实际响应值为非制冷型无挡片红外热像仪的探测器原始输出响应均值。上述步骤3)中，判断探测器当前基底温度T所属基底温度区间分为两种情况：第一种，当前基底温度T落在任意一个标定的基地温度上：根据非制冷型无挡片红外热像仪实际工作时图像的任意一个像素点i的当前输出值Di确定该值对应Tl曲线组中该点对应的曲线TLi上的实际响应值Dli，由当前基底温度T和实际响应值Dli确定任意一个像素点i对应的实际输出Yi，则{Yi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)标定非制冷型无挡片红外热像仪：将非制冷型无挡片红外热像仪放置在可控温环境中，根据探测器工作温度范围将基底温度平均分为M个区间，M≥1，每个区间端点拍摄黑体标定，改变黑体温度将非制冷型无挡片红外热像仪的探测器原始输出响应平均分为N个区间，N≥1，即一个基底温度对应一个探测器原始输出响应均值，得到M×N帧图像，同时记下每帧图像对应的基底温度与探测器原始输出响应；步骤2)上述非制冷型无挡片红外热像仪拍摄图像，图像分辨率为A×B,A为行数，B为列数，上述标定的M×N帧图像、每帧图像对应的基底温度和探测器原始输出响应共同构建M个曲线组，每个曲线组对应一个基底温度，且每个曲线组均由A×B条当前响应值与实际响应值构成的曲线组成；步骤3)非制冷型无挡片红外热像仪工作时，根据探测器当前基底温度T判断其所属基底温度区间，即所属温度曲线组，获得输出图像。

【技术特征摘要】
1.一种无挡片红外热像仪的非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)标定非制冷型无挡片红外热像仪：将非制冷型无挡片红外热像仪放置在可控温环境中，根据探测器工作温度范围将基底温度平均分为M个区间，M≥1，每个区间端点拍摄黑体标定，改变黑体温度将非制冷型无挡片红外热像仪的探测器原始输出响应平均分为N个区间，N≥1，即一个基底温度对应一个探测器原始输出响应均值，得到M×N帧图像，同时记下每帧图像对应的基底温度与探测器原始输出响应；步骤2)上述非制冷型无挡片红外热像仪拍摄图像，图像分辨率为A×B,A为行数，B为列数，上述标定的M×N帧图像、每帧图像对应的基底温度和探测器原始输出响应共同构建M个曲线组，每个曲线组对应一个基底温度，且每个曲线组均由A×B条当前响应值与实际响应值构成的曲线组成；步骤3)非制冷型无挡片红外热像...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋修宝，陶远荣，陈钱，顾国华，刘源，高航，匡小冬，潘科辰，沈雪薇，孙毅诚，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32