一种红外图像非均匀性校正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种红外图像非均匀性校正方法及系统，涉及红外图像处理领域，包括步骤：对待校正图像进行一次校正，得到第一图像；采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像，并对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立当前场景下的补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小求解补偿校正模型中辅助图像的加权系数，得到当前场景下的补偿校正公式，并对第一图像进行补偿校正，得到第二图像。本发明专利技术提供的红外图像非均匀性校正方法，可以消除探测器温度和场景变化对红外成像的影响，提高红外成像质量。

Nonuniformity correction method and system for infrared image

The invention discloses an infrared image nonuniformity correction method and system, relates to the field of IR image processing, which comprises the following steps: treating a corrected image correction, image acquisition to be corrected first; uniform image background image in a number of different radiation intensity, and the uniform background image of each different radiation intensity the corrected image aided different radiation intensity; computer aided image bias background, according to the weighted method to establish the current scenario of the compensation model, the compensation after correction of pixel images and the desired image difference square and minimum compensation for the weighting coefficient of the auxiliary image model, get the current scene the compensation correction formula, and the first image correction, image second. The infrared image non-uniformity correction method provided by the invention can eliminate the influence of detector temperature and scene change on infrared imaging, and improve infrared imaging quality.

【技术实现步骤摘要】
一种红外图像非均匀性校正方法及系统
本专利技术涉及红外图像处理领域，具体涉及一种红外图像非均匀性校正方法及系统。
技术介绍
随着红外成像技术的不断发展，已广泛应用于民用、军事等多种领域。在红外成像过程中，红外图像的非均匀性容易受探测器温度、图像场景变化的影响，严重降低红外探测器的成像质量，因此，需要对红外图像进行非均匀性校正，消除外界因素对成像质量的影响。红外图像非均匀性校正通常采用无快门定标算法，现有的无快门定标算法较多，参见专利号为GB2445254A提出的基于相邻像素差平方和最小的无快门校正算法，该算法首先需要在探测器工作温度范围内采集几十幅均匀本底，然后计算其对应的偏置本底，在实时校正时，通过计算所有偏置本底的加权和来获得实时的偏置校正参数，加权系数可根据图像场景的变化不断地进行自适应更新，但该算法只考虑了探测器温度对图像质量的影响，并未考虑外界场景变化对图像非均匀性的影响，仅实现了基于探测器温度的红外图像的非均匀性校正，该算法校正后的成像质量较差。另参见专利号为CN201210232737.7提出的一种基于模板法的无快门非均匀性校正算法，该算法选择一幅固定的偏置本底来计算校正参数，随着探测器实际温度和该偏置本底对应的探测器温度差异越来越大，计算误差也会越来越大，导致校正后的图像质量越差。现有技术中的无快门校正算法得到的红外图像质量较差，需要提出一种新的算法，来提高红外成像质量。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种红外图像非均匀性校正方法，可以消除探测器温度和场景变化对红外成像的影响，提高红外成像质量。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：本专利技术提供了一种红外图像非均匀性校正方法，包括步骤：采集探测器在不同温度下的均匀背景图像，采用基于探测器温度的非均匀性校正方法，对待校正图像进行一次校正，得到一幅第一图像；采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像，并对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行基于探测器温度的非均匀性校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立当前场景下的补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数，得到当前场景下的补偿校正公式，并对第一图像进行补偿校正，得到第二图像。在上述技术方案的基础上，所述基于探测器温度的非均匀性校正方法包括步骤：计算探测器的图像增益系数及多个温度点下的偏置本底，采用插值方式估算探测器在当前温度下的偏置本底，得到基于探测器温度的非均匀性校正公式，采用两点校正法对待校正图像进行一次校正。在上述技术方案的基础上，所述基于探测器温度的非均匀性校正公式具体为：Yij＝Gainij(Xij+Offsetij(t))式中，Gainij是图像坐标(i,j)处的增益系数，Xij是待校正图像坐标(i,j)处的像素灰度值，Yij是一次校正后的图像坐标(i,j)处的像素灰度值，Offsetij(t)是探测器在当前工作温度下图像坐标(i,j)处的偏置本底。在上述技术方案的基础上，采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底的计算公式为：式中，oij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像的偏置本底，ffij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像在坐标(i,j)处的像素灰度值，是ffij(Φn)的像素灰度均值，q为辅助图像的个数。在上述技术方案的基础上，所述当前场景下的补偿校正公式为：式中，Zij是第二图像在(i,j)处的像素灰度值，Yij是第一图像在(i,j)处的像素灰度值，oij(Φm)为辐射强度为Φm的辅助图像的偏置本底，am为辐射强度为Φm的辅助图像的加权系数，q为辅助图像的个数。在上述技术方案的基础上，求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数具体过程为：根据补偿校正模型，得到校正后图像和期望图像的像素差平方和S，计算公式为：式中，i＝1,2…M，j＝1,2…N，M为图像坐标的行数，N为图像坐标的列数，Zij是第二图像在(i,j)处的像素灰度值，为Zij的期望值，Yij是第一图像在(i,j)处的像素灰度值，oij(Φ1),oij(Φq)分别为辐射强度为Φ1,Φq的辅助图像的偏置本底，分别为oij(Φ1),oij(Φq)的期望值，a1,aq为辐射强度为Φ1,Φq的辅助图像的加权系数，q为辅助图像的个数；使平方和S的导数为0，求解所有辅助图像的加权系数a1,a2…aq。本专利技术还提供了一种红外图像非均匀性校正系统，包括：一次校正模块，其用于采用基于探测器温度的非均匀性校正方法，对待校正图像进行一次校正，得到第一图像；采集模块，其用于采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像；辅助处理模块，其用于对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行基于探测器温度的非均匀性校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；补偿校正模块，其用于采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立当前场景下的补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数，得到当前场景下的补偿校正公式，并对第一图像进行补偿校正，得到第二图像。在上述技术方案的基础上，所述一次校正模块包括：计算模块，用于计算探测器的图像增益系数及多个温度点下的偏置本底，并采用插值方式估算探测器在当前温度下的偏置本底；校正处理模块，用于根据探测器的图像增益系数和探测器在当前温度下的偏置本底得到基于探测器温度的非均匀性校正公式，采用两点校正法对待校正图像进行一次校正。在上述技术方案的基础上，采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底的计算公式为：式中，oij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像的偏置本底，ffij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像在坐标(i,j)处的像素灰度值，是ffij(Φn)的像素灰度均值，q为辅助图像的个数。在上述技术方案的基础上，所述补偿校正公式为：式中，Zij是第二图像在(i,j)处的像素灰度值，Yij是第一图像在(i,j)处的像素灰度值，oij(Φm)为辐射强度为Φm的辅助图像的偏置本底，am为辐射强度为Φm的辅助图像的加权系数，q为辅助图像的个数。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的红外图像非均匀性校正方法，先对红外图像进行一次校正，消除探测器温度变化对红外图像的影响，再对其进行补偿校正，消除图像场景变化对红外成像质量的影响，从而使得校正后的红外成像质量好。(2)本专利技术的红外图像非均匀性校正方法，计算简单，运算量小，易于实现。附图说明图1为本专利技术实施例中红外图像非均匀性校正方法的流程图；图2为本专利技术实施例中第一组实验的计算结果图；图3为本专利技术实施例中第二组实验的计算结果图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术实施例提供一种红外图像非均匀性校正方法，包括步骤：采用基于探测器温度的非均匀性校正方法，对待校正图像进行一次校正，得到一幅第一图像；采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像，并对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行基于探测器温度的非均匀性校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：采集探测器在不同温度下的均匀背景图像，采用基于探测器温度的非均匀性校正方法，对待校正图像进行一次校正，得到一幅第一图像；采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像，并对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行基于探测器温度的非均匀性校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立当前场景下的补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数，得到当前场景下的补偿校正公式，并对第一图像进行补偿校正，得到第二图像。

【技术特征摘要】
1.一种红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，包括步骤：采集探测器在不同温度下的均匀背景图像，采用基于探测器温度的非均匀性校正方法，对待校正图像进行一次校正，得到一幅第一图像；采集待校正图像在多个不同辐射强度时的均匀背景图像，并对每幅不同辐射强度时的均匀背景图像进行基于探测器温度的非均匀性校正，得到多幅不同辐射强度时的辅助图像；采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底，根据加权法建立当前场景下的补偿校正模型，通过使补偿校正后图像和期望图像的像素差平方和最小求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数，得到当前场景下的补偿校正公式，并对第一图像进行补偿校正，得到第二图像。2.如权利要求1所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述基于探测器温度的非均匀性校正方法包括步骤：计算探测器的图像增益系数及多个温度点下的偏置本底，采用插值方式估算探测器在当前温度下的偏置本底，得到基于探测器温度的非均匀性校正公式，采用两点校正法对待校正图像进行一次校正。3.如权利要求2所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述基于探测器温度的非均匀性校正公式具体为：Yij＝Gainij(Xij+Offsetij(t))式中，Gainij是图像坐标(i,j)处的增益系数，Xij是待校正图像坐标(i,j)处的像素灰度值，Yij是一次校正后的图像坐标(i,j)处的像素灰度值，Offsetij(t)是探测器在当前工作温度下图像坐标(i,j)处的偏置本底。4.如权利要求1所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，采用单点校正法计算辅助图像的偏置本底的计算公式为：式中，oij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像的偏置本底，ffij(Φn)为辐射强度为Φn的辅助图像在坐标(i,j)处的像素灰度值，是ffij(Φn)的像素灰度均值，q为辅助图像的个数。5.如权利要求4所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述当前场景下的补偿校正公式为：式中，Zij是第二图像在(i,j)处的像素灰度值，Yij是第一图像在(i,j)处的像素灰度值，oij(Φm)为辐射强度为Φm的辅助图像的偏置本底，am为辐射强度为Φm的辅助图像的加权系数，q为辅助图像的个数。6.如权利要求5所述的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，求解所述补偿校正模型中辅助图像的加权系数具体过程为：根据补偿校正模型，得到校正后图像和期望图像的像素差平方和S，计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，梁琨，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42