一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法技术

本发明专利技术公开了一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其包括以下过程：S1：低温黑体下TDI模式图像采集；S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；S3：高温黑体下TDI模式图像采集；S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；S5：盲元检测；S6：盲元替换。本发明专利技术已在系统的中波到甚长波六个谱段的成像中应用，证明方法可以有效提高成像图像质量；该方法适用范围广，可以普遍应用于采用中长波TDI红外探测器组件的成像系统中。

A blind element detection and replacement method for TDI infrared detector components

The invention discloses a method and a replacement of TDI infrared detector components of blind pixel detection, which comprises the following process: S1: TDI mode image acquisition under low temperature blackbody; S2: BYPASS mode image acquisition under low temperature blackbody; S3: TDI mode image acquisition under high temperature blackbody; S4: BYPASS mode image acquisition under high temperature black body; S5: blind element detection; S6: blind element substitution. The invention has been applied in the imaging of six spectral sections of the medium wave to the very long wave. It is proved that the method can effectively improve the quality of the imaging image. The method is widely applicable and can be widely applied in the imaging system of the medium and long wave TDI infrared detector module.

【技术实现步骤摘要】
一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法
本专利技术属于多光谱红外成像
，涉及一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法。
技术介绍
某型多光谱红外成像系统采用国产多谱段TDI红外焦平面阵列，系统涵盖中波、长波探测器。红外探测器受材料和工艺等因素的限制，会存在不同程度的盲元，同时在使用过程中，盲元的数量也会因为外部因素或器件本身问题而逐渐增多，尤其长波器件更为突出。盲元的数量和分布对器件的性能影响很大，面阵红外探测器所成图像中出现盲元，在图像中呈现为亮暗麻点，而TDI红外探测器成像中出现过多盲元，会形成大量的亮暗条纹，对图像的影响更为严重。因此盲元的检测尤为重要。红外探测器盲元判定的标准目前有响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等，种类较多，不同的系统判定的标准也有所不同，该系统探测器采用传统的标准方法检测盲元，替换后图像仍然存在很多不能替换的像元，图像质量不能达到系统要求。由于国产TDI探测器盲元数量较多，采用传统的盲元替代方法，将会损失大量的像元信息。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：提供一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，满足TDI红外探测器组件的系统成像质量要求，有效提高系统图像质量，改善人眼视觉效果。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其包括以下过程：S1：低温黑体下TDI模式图像采集；S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；S3：高温黑体下TDI模式图像采集；S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；S5：盲元检测；S6：盲元替换。其中，所述S5中，盲元检测包括死像元检测、噪声像元检测和闪变像元检测。其中，所述死像元检测采用双参考源响应率检测法。其中，所述死像元检测的过程为：采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集；先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数；像元响应灰度按式(1)计算：ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i)(1)平均响应灰度按式(2)计算：每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。其中，所述噪声像元检测采用噪声电压检测法。其中，所述噪声像元检测的过程为：选择T1温度点，建立时间-空间数据集；对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测；单像元噪声按式(4)计算：F表示采集的帧数；DN(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度；平均噪声按式(5)计算：n为像元总数；每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元；其中，所述闪变像元检测采用噪声及噪声等效温差检测法。其中，所述闪变像元检测的过程为：按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差NETD(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差像元噪声等效温差按式(7)计算：T1和T2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点；平均噪声等效温差按式(8)计算：每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元；其中，所述S6中，死像元在TDI模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用TDI探测器盲元替换模式进行像元级替换。(三)有益效果上述技术方案所提供的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，已在系统的中波到甚长波六个谱段的成像中应用，证明方法可以有效提高成像图像质量；该方法适用范围广，可以普遍应用于采用中长波TDI红外探测器组件的成像系统中。附图说明图1-TDI红外探测器组件盲元检测及替换总流程。图2-TDI模元式下盲元检测流程。图3-BYPASS模式下盲元检测流程。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。红外探测器按照盲元的表现形式一般分为死像元、噪声像元和闪变像元。盲元判定的标准：响应率判据、噪声判据、噪声等效温差判据等。盲元检测方案如下：1)死像元检测采用双参考源响应率检测法。采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集。先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数。像元响应灰度按式(1)计算：ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i)(1)平均响应灰度按式(2)计算：每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。2)噪声像元检测采用噪声电压检测法。选择T1温度点，建立时间-空间数据集。对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测。单像元噪声按式(4)计算：F表示采集的帧数；DN(i)(f)表示像元i第f帧响应灰度，为f帧的平均灰度。平均噪声按式(5)计算：n为像元总数。每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为噪声像元。3)闪变像元检测采用噪声及噪声等效温差检测法。按照式(1)～(6)方法计算出像元响应灰度和单像元噪声，分别计算出探测器每个像元通道的噪声等效温差NETD(i)及每个谱段探测器像元通道平均噪声等效温差(同样计算F帧的数据。)像元噪声等效温差按式(7)计算：T1和T2分别为式(1)中所选的低温度点和高温度点。平均噪声等效温差按式(8)计算：每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为闪变像元。注：以上阈值的选取根据系统试验验证进行界定。4)盲元替换方案：死像元按照传统的方法在TDI模式下采用周围像元中值滤波的方法替代；闪变及噪声像元采用TDI探测器盲元替换模式进行像元级替换。上述所述TDI红外探测器组件盲元检测及替换方案，其具体实现过程为：1、盲元检测及替换总流程1)系统上电；2)低温黑体下TDI模式图像采集；3)低温黑体下BYPASS模式下图像采集；4)高温黑体下TDI模式图像采集；5)高温黑体下BYPASS模式图像采集；6)盲元检测；7)重复2)～6)步骤，整理盲元检测合集表；8)系统断电；9)重复1)～7)步骤，整理多次盲元数据集合；10)进行像元级盲元替换；11)进行死像元替换；12)进行非均匀性校正；13)成像；14)查看盲元替换前后图像效果。2、TDI模式下盲元的检测及替换1)系统上电，设置探测器工作在TDI模式下；2)将面源黑体对准系统窗口，分别在高温黑体T2和低温黑体T1下，采集一帧图像；3)单帧T时间中，截取多帧规格为512×512的图像，每帧间隔可设置为20ms(可调整)。4)在测得并整理出上述2组高低温图像数据后，按式1～9方法检测，分别得到死像元、噪声像元和闪变像元检测表；5)死像元直接上传固化到系统电路中，采用中值滤波法进行像元的替换；噪声像元表和闪变像元表供系统盲元评判使用。3、BYPASS模式下盲元检测及替换1)设置面源黑体为低温温度；2)分别设置探测器工作在BYPASS模式第一级到第六级，采集F1帧图像，每帧间隔约20s(时间间隔具备调整功能)；3)设置面源黑体为高温温度；4)分别设置探测器工作在BY本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，包括以下过程：S1：低温黑体下TDI模式图像采集；S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；S3：高温黑体下TDI模式图像采集；S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；S5：盲元检测；S6：盲元替换。

【技术特征摘要】
1.一种TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，包括以下过程：S1：低温黑体下TDI模式图像采集；S2：低温黑体下BYPASS模式下图像采集；S3：高温黑体下TDI模式图像采集；S4：高温黑体下BYPASS模式图像采集；S5：盲元检测；S6：盲元替换。2.如权利要求1所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述S5中，盲元检测包括死像元检测、噪声像元检测和闪变像元检测。3.如权利要求2所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述死像元检测采用双参考源响应率检测法。4.如权利要求3所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述死像元检测的过程为：采用面源黑体测试，在低温黑体T1和高温黑体T2时，分别建立时间-空间数据集；先在时间方向上求灰度平均，即F帧平均得到每个像元在低温黑体T1和高温黑体T2的响应均值分别为DN1(i)和DN2(i)，再在空间上对所有像元求平均得到像元平均灰度值和F为TDI红外探测器组件所采集图像的帧数；像元响应灰度按式(1)计算：ΔDN(i)＝DN1(i)-DN2(i)(1)平均响应灰度按式(2)计算：每个谱段探测器中符合下列不等式的像元通道记为死像元。5.如权利要求4所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述噪声像元检测采用噪声电压检测法。6.如权利要求5所述的TDI红外探测器组件盲元检测及替换方法，其特征在于，所述噪声像元检测的过程为：选择T1温度点，建立时间-空间数据集；对于噪声像元算法是比较像元噪声与平均噪声的一定倍数来检测；单像元噪声按式(4)计算：

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉秀，付海涛，马丰，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12