一种红外图像的非均匀性校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种红外图像的非均匀性校正方法及装置。本发明专利技术的红外图像的非均匀性校正方法包括获取待校正图像；对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像；分别获取两个不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点图像，并获得增益系数和偏置系数，然后对所述第一图像进行梯度天空背景的两点法校正，得到第二图像；对所述第二图像通过修正增益系数法和修正偏置系数法剔除剩余噪点得到第三图像。本发明专利技术还公开了一种红外图像的非均匀性校正装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种红外图像的非均匀性校正方法和装置。
技术介绍
红外焦平面阵列(IRFPA-InfraredFocalPlaneArrays)是近几十年发展起来的一项新的探测器件，具有高灵敏度、高信噪比、结构简单紧凑的优点。它是由对红外辐射敏感的半导体材料制成的，而半导体材料在掺杂过程中极易出现材料不均、掩膜误差、工艺缺陷等影响，各像元会不可避免地产生响应非均匀性，在图像上通常以加性或乘性噪声的形式出现亮暗不均的固定图案或随机噪声，严重影响探测系统的性能。而且随着使用年限增长，盲元的数量也会逐渐增多，对红外成像质量产生很大影响。为满足高质量的成像要求，对探测器进行非均匀性校正和盲元补偿是红外图像预处理必不可少的关键一步。国内外的非均匀校正算法主要有基于黑体定标的校正方法和基于场景的校正方法。基于场景的校正法通过计算图像序列获得探测器的校正系数，常用的场景校正法有：时域高通滤波法、恒定统计法、神经网络法、卡尔曼滤波法，该类算法复杂度较高，实时处理有难度。同时基于场景的校正法会有不同程度鬼影现象，影响成像质量。定标校正法从非均匀性产生的原理出发，在不同的已知温度下拍摄黑体，然后对焦平面阵列中每一个探测元的响应进行校正，使所有像元在同一温度下输出一致。实际工程中对实时性、鲁棒性有较高的要求，定标法应用非常广泛，尤其是一点、两点校正算法。但是在实际捕捉目标过程中发现，黑体辐射定标数据对实际拍摄的天空背景进行非均匀校正效果不佳，而且考虑到黑体用于机载红外探测系统定标过程繁琐，成本也昂贵。因此，利用实验室黑体校正数据很难实时实地对红外暗弱点目标图像进行非均匀校正。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种红外图像的非均匀性校正方法。所述红外图像的非均匀性校正方法包括以下步骤：获取待校正图像；对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像；分别获取两个不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点图像，并获得增益系数和偏置系数，然后对所述第一图像进行梯度天空背景的两点法校正，得到第二图像；对所述第二图像通过修正增益系数法和修正偏置系数法剔除剩余噪点得到第三图像。在一些实施例中，所述待校正图像具有固定图案噪声和随机噪声，且所述固定图案噪声和随机噪声的图像序列的标准差大于340。在一些实施例中，所述对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像包括如下步骤：将所述图像划分为多个3×3邻域窗口，选取其中一个3×3邻域窗口中处于中心的中心像元进行检测；若检测到中心像元响应灰度值大于8个邻域像元灰度值并且大于8邻域平均灰度值的10％，或者中心像元响应灰度值小于8个邻域像元灰度值并且小于8邻域平均灰度值的10％，并且相邻两帧响应过热或过低像元位置不变时，采取邻域像素替代的方法进行盲元补偿；将该窗口遍布整个图像，对整幅图像进行盲元补偿处理。在一些实施例中，所述纯净天空图像为通过肉眼观察呈现为纯净无云的天空图像。在一些实施例中，所述修正增益系数法具体包括：计算增益系数K曲线上4邻域均值Km：Km＝medfilt1(K，5)；计算每点实际K值与Km之差的绝对值Kdif：Kdif＝abs(Km-K)；计算Kdif的平均值mean(Kdif)；设定阈值Kthresh，当：Kdif/mean(Kdif)>Kthresh时，将增益K剔除，否则保持不变；用Km值替代剔除的K值。在一些实施例中，所述修正偏置系数法具体包括：计算偏置系数B曲线上4邻域均值Bm：Bm＝medfilt1(B，5)；计算每点实际B值与Bm之差的绝对值Bdif：Bdif＝abs(Bm-B)；计算Bdif的平均值mean(Bdif)；设定阈值Bthresh，当：Bdif/mean(Bdif)>Bthresh时，将偏置系数B剔除，否则保持不变；用Bm值替代剔除的B值。根据本专利技术提出的红外图像的非均匀性校正方法，通过实时捕获两个温度点图像，拍得的两幅不同俯仰角度的纯净无云天空图像作为两个温度点，然后进行梯度天空背景的两点法校正。相比于黑体标定法便捷性、实时性强了很多，且成本低。为达到上述目的，本专利技术的另一目的在于提出一种红外图像的非均匀性校正装置。所述红外图像的非均匀性校正装置包括：图像获取单元，用于获取待校正图像以及两个不同俯仰角度的纯净天空图像；第一图像处理单元，对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像；第二图像处理单元，将所述图像获取单元获取的所述两个不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点图像，并获得增益系数和偏置系数，然后对所述经所述第一图像处理单元处理得到的第一图像进行梯度天空背景的两点法校正，得到第二图像；第三图像处理单元，所述第三图像处理单元对所述第二图像通过修正增益系数法和修正偏置系数法剔除剩余噪点得到第三图像。在一些实施例中，所述第三图像处理单元包括增益系数修正子单元以及偏置系数修正子单元。所述增益系数修正子单元用于：计算增益系数K曲线上4邻域均值Km：Km＝medfilt1(K，5)；计算每点实际K值与Km之差的绝对值Kdif：Kdif＝abs(Km-K)；计算Kdif的平均值mean(Kdif)；设定阈值Kthresh，当：Kdif/mean(Kdif)>Kthresh时，将增益K剔除，否则保持不变；用Km值替代剔除的K值。所述偏置系数修正子单元用于：计算偏置系数B曲线上4邻域均值Bm：Bm＝medfilt1(B，5)；计算每点实际B值与Bm之差的绝对值Bdif：Bdif＝abs(Bm-B)；计算Bdif的平均值mean(Bdif)；设定阈值Bthresh，当：Bdif/mean(Bdif)>Bthresh时，将偏置系数B剔除，否则保持不变；用Bm值替代剔除的B值。在一些实施例中，所述第一图像处理单元包括：图像划分子单元，所述图像划分子单元将所述图像划分为多个3×3邻域窗口，并选取其中一个3×3邻域窗口中处于中心的中心像元进行检测直至该窗口遍布整个图像；判断子单元，所述判断子单元对检测到中心像元响应灰度值大于8个邻域像元灰度值并且大于8邻域平均灰度值的10％，或者中心像元响应灰度值小于8个邻域像元灰度值并且小于8邻域平均灰度值的10％，并且相邻两帧响应过热或过低像元位置不变的像元采取邻域像素替代的方法进行盲元补偿。在一些实施例中，所述待校正图像具有固定图案噪声和随机噪声，且所述固定图案噪声和随机噪声的图像序列的标准差大于340。根据本专利技术提出的红外图像的非均匀性校正装置，通过实时捕获两个温度点图像，拍得的两幅不同俯仰角度的纯净无云天空图像作为两个温度点，然后进行梯度天空背景的两点法校正。相比于黑体标定法便捷性、实时性强了很多，且成本低。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的红外图像的非均匀性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待校正图像；对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像；分别获取两个不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点图像，并获得增益系数和偏置系数，然后对所述第一图像进行梯度天空背景的两点法校正，得到第二图像；对所述第二图像通过修正增益系数法和修正偏置系数法剔除剩余噪点得到第三图像。

【技术特征摘要】
1.一种红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待校正图像；对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像；分别获取两个不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点图像，并获得增益系数和偏置系数，然后对所述第一图像进行梯度天空背景的两点法校正，得到第二图像；对所述第二图像通过修正增益系数法和修正偏置系数法剔除剩余噪点得到第三图像。2.如权利要求1所述的红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，所述待校正图像具有固定图案噪声和随机噪声，且所述固定图案噪声和随机噪声的图像序列的标准差大于340。3.如权利要求1所述的红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，所述对所获取的待校正图像中位置固定不变的过热像元进行剔除并采取邻域像素值替代法进行盲元补偿得到第一图像包括如下步骤：将所述图像划分为多个3×3邻域窗口，选取其中一个3×3邻域窗口中处于中心的中心像元进行检测；若检测到中心像元响应灰度值大于8个邻域像元灰度值并且大于8邻域平均灰度值的10％，或者中心像元响应灰度值小于8个邻域像元灰度值并且小于8邻域平均灰度值的10％，并且相邻两帧响应过热或过低像元位置不变时，采取邻域像素替代的方法进行盲元补偿；将该窗口遍布整个图像，对整幅图像进行盲元补偿处理。4.如权利要求1所述的红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，所述纯净天空图像为通过肉眼观察呈现为纯净无云的天空图像。5.如权利要求1所述的红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，所述修正增益系数法具体包括：计算增益系数K曲线上4邻域均值Km：Km＝medfilt1(K，5)；计算每点实际K值与Km之差的绝对值Kdif：Kdif＝abs(Km-K)；计算Kdif的平均值mean(Kdif)；设定阈值Kthresh，当：Kdif/mean(Kdif)>Kthresh时，将增益K剔除，否则保持不变；用Km值替代剔除的K值。6.如权利要求1所述的红外图像的非均匀性校正方法，其特征在于，所述修正偏置系数法具体包括：计算偏置系数B曲线上4邻域均值Bm：Bm＝medfilt1(B，5)；计算每点实际B值与Bm之差的绝对值Bdif：Bdif＝abs(Bm-B)；计算Bdif的平均值mean(Bdif)；设定阈值Bthresh，当：Bdif/mean(Bdif)>Bthresh时，将偏置系数B剔除，否则保持不变；用Bm值替代剔除的B值。7.一种红外图像的非均匀性校正...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德江，刘让，贾平，周达标，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22