用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法技术

本发明专利技术公开了一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，通过配置不同的片上非均匀性校正（OCC）参数来实现红外焦平面阵列输出幅值的变化，在需要进行校正时将挡片挡下，同时调整红外焦平面片上非均匀性校正参数，得到两帧输出图像数据，将高响应值和低响应值的两帧输出图像及其平均值存入存储器；然后将存储的两帧图像读出，利用两点校正参数计算的公式来计算实时的两点校正参数，并将计算出的校正参数写入存储器，将其作为两点校正参数来对输出图像进行非均匀性校正，这样当非制冷红外热像仪长时间工作或环境温度发生改变，温度漂移导致参数发生改变时，可实时进行两点校正参数的更新，提高非制冷红外热像仪的环境适应性。

Real time two point nonuniformity correction method for uncooled infrared imager

The invention discloses a real-time two point non uniformity correction method for uncooled infrared thermography. By configuring different nonuniformity correction (OCC) parameters to realize the change of the output amplitude of the infrared focal plane array, the non-uniformity on the infrared focal plane is adjusted at the same time when the correction is needed. By correcting the parameters, the two frame output image data are obtained. The two frame output image and the average value of the high response value and the low response value are stored in the memory. Then the stored two frame images are read out, and the two point correction parameters are calculated by the two point correction parameters, and the corrected parameters are written into the memory, It is used as a two point correction parameter to correct the inhomogeneity of the output image, so that when the uncooled infrared thermal imager is working for a long time or the environment temperature changes, the temperature drift leads to the change of the parameters, it can update the parameters of the two points in real time and improve the environmental adaptability of the uncooled infrared thermograph.

【技术实现步骤摘要】
用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法
本专利技术属于红外图像处理领域，具体涉及一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法。
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，同时当作一个均匀背景，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。另一种方法是采用两点校正的方式，首先在线下利用黑体的均匀辐射特性采集红外成像系统对两个不同温度的黑体靶面的两帧响应图像，然后利用计算得到两点校正参数并将其存入系统片上存储器，实际工作时再调用预存的两点校正参数进行输出图像的非均匀性校正。传统红外成像系统上的非均匀性校正方法多采用上述两种方式，然而在实际使用过程中，由于成像系统使用环境温度的变化，导致成像系统的温度随之受到影响，从而影响系统的成像质量，导致图像质量的退化。当环境温度发生变化时，采用单点校正的方式只能通过多次挡片当下的方式来校正输出图像，由于挡片挡下时系统处于盲视状态，这样当环境温度的变化会导致系统频繁进入盲视状态，严重限制了成像系统的性能和使用场所；其次采用两点校正的方法需要更新两点校正参数来适应环境温度的变化，这种方法需要在线下针对多个不同的的环境温度利用黑体来标定多组两点校正参数，并将这些参数存入红外成像系统的片上存储器内，然后通过判断成像系统上的测温芯片来实时调取对应环境温度条件下标定的两点校正参数，这种处理方法能保证实际成像环境温度在两点参数标定时环境温度附近是校正效果很好，但由于环境温度的变化是连续的，同时红外探测器的靶面温度变化也是不可预知的，因此利用黑体在某一特定环境温度下标定出来的两点校正参数并不能适应实际使用过程中所有的环境，而且如果要使用足够多的两点校正标定参数来尽可能的满足使用环境的变化，则需要存几十甚至上百组两点校正参数，这对于硬件系统的存储资源也有一个较高的要求，同时也会提高系统的成本。因此，亟需一种能根据实时环境温度的改变而改变的非均匀性矫正处理算法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，解决了传统非制冷红外热像仪在长时间工作或环境温度改变后，原始非均匀性校正参数不再适用的问题，实现了非均匀性校正参数的实时标定和更新，提高了非制冷红外热像仪的环境适应性。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，包括以下步骤：步骤1)控制挡片挡下作为均匀目标背景：将红外热像仪置于室温环境下工作达到稳定状态，当需要进行实时两点校正时，控制挡片电机，将挡片挡下一段时间，作为均匀目标背景。步骤2)上述挡片挡下时间内，通过配置两次不同的片上非均匀性校正(OCC)参数，控制红外热像仪内部探测器的输出响应，获得两帧探测器对均匀背景响应的图像数据，同时计算两帧图像的均值，将两帧图像数据和其均值同时存入存储器。步骤3)将上述的两帧图像读出，按照传统的两点校正参数的计算方法，将较高输出的一帧作为高温响应，较低输出的一帧作为低温响应，利用这两帧图像数据计算两点校正参数值，并将其存入存储器。步骤4)根据上述得到的两点校正参数值，对当前非制冷红外热像仪原始输出数据进行两点校正，然后得到校正后的图像并输出。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)结合传统的单点校正和两点校正方法，实现的两点校正参数的实时计算、存储和更新。(2)当非制冷红外热像仪所处的环境温度发生变化时，可实时重新标定两点校正参数，无需黑体，无使用地域限制。附图说明图1是本专利技术用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法的流程图。图2为本专利技术实施例1中经用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法处理前及处理后的图像，其中(a)为未经处理的图像，(b)为处理后的图像。具体实施方式下面结合附图进一步详细说明。在非制冷红外热像仪中，由于红外热像仪的探测器像元对相同的辐射源产生的响应不一致，导致在图像上出现明显的固定图案噪声，即非均匀性，严重影响了图像质量。为了校正非均匀性，非制冷型红外热像仪会在探测器前面加上挡片，以挡片挡下时的那一帧图像作为背景与探测器实际输出进行计算，从而达到校正非均匀性的目的；还有一种方法是将探测器像元的响应近似当成线性，然后利用黑体来标定得到探测器各个像元对不同温度目标的响应，并且利用两点确定一条直线的方式，计算出两点校正的校正参数，从而达到将探测器的每个像元的不同线性响应直线都校正到同一条直线上，达到非均匀性校正的目的。考虑到非制冷红外热像仪的成像性能受环境温度的影响较大的这一特性，并且传统的单点校正只能保证非制冷红外热像仪在很窄的环境温度区间内正常成像，环境温度超出挡片挡下时的温度后成像质量就会变差，非均匀性就会再次显现；而两点校正虽然能保证系统在稍宽的环境温度范围内正常成像，但其仍然无法适应全温度范围，不能保证系统在所有的环境温度下都能得到理想的图像，而且其参数更新困难，工作量大，受使用场所限制严重。为了解决传统非均匀性校正方法的这一缺点，同时结合国产广微探测器的固有特性，结合图1，本专利技术提出并实现了一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，方法步骤如下：步骤1)控制挡片挡下当作均匀目标背景：将红外热像仪置于室温环境下工作达到稳定状态，当需要进行实时两点校正时，通过程序控制挡片电机，将挡片挡下一段时间，作为均匀目标背景。上述红外热像仪工作达到稳定状态，由于非制冷红外热像仪统功耗的存在，非制冷红外热像仪在工作时整机系统的温度会上升，热像仪的参数会出现温度漂移，此时原始的校正参数将不再适用，需要更新两点校正参数；同时由于环境温度不会发生突变，因此可以认为挡片挡下时环境温度保持稳定，此时影响探测器输出响应的外界环境因素只有挡片和非制冷红外热像仪内部探测器配置的片上非均匀性(OCC)校正参数。步骤2)上述挡片挡下时间内，通过配置两次不同的片上非均匀性校正参数，控制红外热像仪内部探测器的输出响应，获得两帧探测器对均匀背景响应的图像数据，同时计算两帧图像的均值，将两帧图像数据和其均值同时存入存储器：上述获得的两帧均匀场景响应的图像数据为探测器的原始输出，由于像元存在非均匀性，探测器在均匀背景下的图像数据也存在非均匀性。上述获得的两帧均匀场景响应的图像数据均值，若图像分辨率为A×B,A为行数，B为列数，则均值即为一帧图像的所有像素响应值之和除以其像素总个数,像素总个数为A与B的乘积。步骤3)将上述的两帧图像读出，按照传统的两点校正参数的计算方法，将较高输出的一帧作为高温响应，较低输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)控制挡片挡下作为均匀目标背景：将红外热像仪置于室温环境下工作达到稳定状态，当需要进行实时两点校正时，控制挡片电机，将挡片挡下一段时间，作为均匀目标背景；步骤2)上述挡片挡下时间内，通过配置两次不同的片上非均匀性校正(OCC)参数，控制红外热像仪内部探测器的输出响应，获得两帧探测器对均匀背景响应的图像数据，同时计算两帧图像的均值，将两帧图像数据和其均值同时存入存储器；步骤3)将上述的两帧图像读出，按照传统的两点校正参数的计算方法，将较高输出的一帧作为高温响应，较低输出的一帧作为低温响应，利用这两帧图像数据计算两点校正参数值，并将其存入存储器；步骤4)根据上述得到的两点校正参数值，对当前非制冷红外热像仪原始输出数据进行两点校正，然后得到校正后的图像并输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于非制冷红外热像仪的实时两点非均匀性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)控制挡片挡下作为均匀目标背景：将红外热像仪置于室温环境下工作达到稳定状态，当需要进行实时两点校正时，控制挡片电机，将挡片挡下一段时间，作为均匀目标背景；步骤2)上述挡片挡下时间内，通过配置两次不同的片上非均匀性校正(OCC)参数，控制红外热像仪内部探测器的输出响应，获得两帧探测器对均匀背景响应的图像数据，同时计算两帧图像的均值，将两帧图像数据和其均值同时存入存储器；步骤3)将上述的两帧图像读出，按照传统的两点校正参数的计算方法，将较高输出的一帧作为高温响应，较低输出的一帧作为低温响应，利用这两帧图像数据计算两点校正参数值，并将其存入存储器；步骤4)根据上述得到的两点校正参数值，对当前非制冷红外热像仪原始输出数据进...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋修宝，刘程威，陈钱，顾芷西，潘光兴，于雪莲，吴骁斌，吴少迟，匡小冬，黄熙燕，钱惟贤，何伟基，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32