非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法、装置、设备及计算机可读存储介质。其中，方法包括分别在两个目标标定温度点对非制冷红外焦平面探测器进行标定得到相应的响应率，根据两对温度值和响应率值确定响应率预测直线；根据响应率预测直线和各标定温度点处的响应率误差值计算响应率预测曲线；根据响应率预测曲线计算非制冷红外焦平面探测器在当前温度下的响应率；最后根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数。本申请提供的技术方案现有的标定方法工作环境受限、校正效果差、需要大量标定导致时间和成本消耗较大的问题，有利于提高非制冷红外焦平面探测器的量产效率，普适性强。

Non-uniform Response Rate Correction Method and Device for Uncooled Infrared Focal Plane Detector

The embodiment of the present invention discloses a non-uniformity response correction method, device, equipment and computer readable storage medium for uncooled infrared focal plane detector. The method includes calibrating uncooled infrared focal plane detectors at two target calibration temperature points to obtain the corresponding response rate, determining the response rate prediction line based on two pairs of temperature values and response rate values, and calculating the response rate prediction curve based on response rate prediction line and response rate error values at each calibration temperature point. The response rate of uncooled infrared focal plane detectors at current temperature is calculated according to the response rate prediction curve. Finally, the correction coefficient of response rate of uncooled infrared focal plane detectors at current temperature is calculated based on the response rate and average response rate of current temperature. The existing calibration methods of the technical scheme provided in this application are limited in working environment, poor in calibration effect, and need a large amount of calibration, which results in a large consumption of time and cost. It is conducive to improving the production efficiency of uncooled infrared focal plane detectors and has strong universality.

【技术实现步骤摘要】
非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法及装置
本专利技术实施例涉及非制冷红外焦平面探测器图像处理
，特别是涉及一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
随着红外技术的发展，红外焦平面阵列技术应运而生。该技术制备的探测器(包括制冷型红外焦平面探测器和非制冷红外焦平面探测器)为当今技术性能最先进的红外探测器之一，在军事和民用领域都有着广泛的应用。制冷型红外焦平面探测器的优势在于灵敏度高，能够分辨更细微的温度差别，探测距离远，但是其结构复杂且成本高昂，主要应用于高端军事装备。非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置，能够在室温状态下工作，具有启动快、功耗低、体积小、重量轻、寿命长、成本低等诸多优点。尽管非制冷红外焦平面探测器在灵敏度上与制冷器件有一定差距，但经过近十余年的发展，其在性价比上已经明显优于制冷型探测器，具有更加广阔的应用前景。但是，由于受到制作器件的半导体材料和加工工艺等条件的限制，非制冷红外焦平面探测器的输出响应并不相同，导致了红外焦平面阵列响应的非均匀性。而响应的非均匀性会直接影响探测器最终输出图像的清晰度，成为进一步提高图像质量的瓶颈，并在一定程度上限制了红外成像系统的应用。从本质上讲，要彻底解决非制冷红外焦平面阵列响应的非均匀性问题，必须从提高非制冷红外焦平面阵列的加工工艺水平上着手。但是，就目前各学科的发展现状很难保证非制冷红外焦平面阵列每个探测单元响应输出的均匀性。而通过非均匀性校正技术有效地减小或去除非均匀性，成为提高非制冷红外焦平面阵列成像质量的关键所在。现有的非均匀性校正的方法一般基于标定技术的算法，即在实验室内利用均匀的高温和低温黑体对红外焦平面进行标定，从而计算出增益和偏移系数的方法，例如两点法、扩展两点法，多点标定查表法、多点标定拟合法。两点法和扩展两点法通过标定不同输入能量的两点输出电压，根据标定数据计算出每个探测器单元一次函数的校正参数。使用时，每个探测器单元经过一次函数校正后输出。此类算法虽然结构简单，易于硬件实现，但是没有补偿各探测元差别性漂移的能力，在非制冷焦平面探测器上没有补偿探测器温度变化产生漂移的补偿能力，会导致探测器工作的温度范围较窄，为了降低算法的误差，一般会限制探测器工作环境的温度。多点标定查表法为将非制冷红外探测器放入高低温控温箱中，每隔一段温度(例如温度小于5度)进行一次标定，记录探测器温度值及标定值。使用时，根据探测器温度值，查到标定值进行补偿计算。多点标定拟合法为将非制冷红外探测器放入高低温控温箱中，每隔一段温度(例如温度小于5度)进行一次标定，记录探测器温度值及标定值，然后对这些标定数据进行拟合，得到拟合曲线。使用时，根据探测器温度值和拟合曲线，算出当前温度探测器的补偿值，再进行补偿计算。由于每颗探测器都需要提前标定大量数据，不仅占用大量的外部存储器Flash和内部存储器DDR，而且标定测试也需要很长的时间及多台高低温控温箱及黑体设备。大容量的外部存储器Flash和内部存储器DDR会提高整个系统成本，而大量数据的标定使得探测器量产效率低，如果增加多套设备，不仅提高生产成本效率，而且效率也不会有质的提升。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法、装置、设备及计算机可读存储介质，不仅解决了现有的两点标定方法和扩展两点标定法工作环境受限及校正效果差的缺陷，还解决了多点标定法需要大量标定导致时间和成本消耗较大的问题，不限制非制冷红外焦平面探测器的工作环境温度，且有利于提高非制冷红外焦平面探测器的量产效率，普适性强。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，包括：获取非制冷红外焦平面探测器在两个目标标定温度点标定的响应率，并计算响应率随温度变化的响应率预测直线；根据所述响应率预测直线和预先存储的各标定温度点的响应率误差值，计算响应率预测曲线；根据所述响应率预测曲线计算所述非制冷红外焦平面探测器位于两个目标标定温度点确定的工作区间的当前温度下的响应率；根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数；其中，所述响应率误差值为在同一标定温度点利用所述响应率预测直线预测的响应率与相应实际响应率的差值，且与所述非制冷红外焦平面探测器的特性唯一对应；所述平均响应率为所述非制冷红外焦平面探测器各像元在当前温度的响应率求和取平均所得。可选的，所述根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数包括：根据下述公式计算当前温度的响应率校正系数：K[ij]＝SiTF_avg/SiTF[ij]；其中，K[ij]为当前温度的响应率校正系数，SiTF_avg为所述平均响应率，SiTF[ij]为当前温度的响应率，i、j为像元的坐标值。可选的，所述各标定温度点的响应率误差值的计算过程包括：获取测试非制冷红外焦平面探测器在各标定温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值拟合响应率随温度变化的实际关系曲线；分别根据各温度子区间中的两个不相邻的标定温度点的响应率值计算位于该温度子区间的温度-响应率直线；根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值；各温度子区间构成了所述非制冷红外焦平面探测器的正常工作区间，所述测试非制冷红外焦平面探测器与所述非制冷红外焦平面探测器的特性相同。可选的，所述获取测试非制冷红外焦平面探测器在各标定温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值拟合响应率随温度变化的实际关系曲线包括：获取所述测试非制冷红外焦平面探测器的各像元在各预设温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值分别为各像元拟合响应率随温度变化的实际关系曲线；相应的，所述根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值包括：根据各像元的实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线计算该像元在各标定温度点的响应率误差值；对每个标定温度点，计算各像元在同一个标定温度点的响应率误差值之和并取其平均值，以作为该标定温度点的响应率误差值。可选的，在所述根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值之后，还包括：获取多个与所述测试非制冷红外焦平面探测器特性相同的测试非制冷红外焦平面探测器在各相同标定温度点的响应率误差值；对同一个非制冷红外焦平面探测器的每个标定温度点，计算各像元在同一个标定温度点的响应率误差值之和并取其平均值，以作为该标定温度点的非制冷红外焦平面探测器阵列的响应率误差值。可选的，在所述根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数之后，还包括：利用下述公式计算所述非制冷红外焦平面探测器的成像数据，以输出经过非均匀性校正过后的红外图像：Y[ij]＝K[ij](X[ij]-B[ij])+Bavr；式中，X[ij]为所述非制冷红外焦平面探测器各像元的原始数据，B[ij]为所述非制冷红外焦平面探测器各像元本体输出值，Bavr为所述非制冷红外焦平面探测器像元本体输出值的均值，K[ij]为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，包括：获取非制冷红外焦平面探测器在两个目标标定温度点标定的响应率，并计算响应率随温度变化的响应率预测直线；根据所述响应率预测直线和预先存储的各标定温度点的响应率误差值，计算响应率预测曲线；根据所述响应率预测曲线计算所述非制冷红外焦平面探测器位于两个目标标定温度点确定的工作区间的当前温度下的响应率；根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数；其中，所述响应率误差值为在同一标定温度点利用所述响应率预测直线预测的响应率与相应实际响应率的差值，且与所述非制冷红外焦平面探测器的特性唯一对应；所述平均响应率为所述非制冷红外焦平面探测器各像元在当前温度的响应率求和取平均所得。

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，包括：获取非制冷红外焦平面探测器在两个目标标定温度点标定的响应率，并计算响应率随温度变化的响应率预测直线；根据所述响应率预测直线和预先存储的各标定温度点的响应率误差值，计算响应率预测曲线；根据所述响应率预测曲线计算所述非制冷红外焦平面探测器位于两个目标标定温度点确定的工作区间的当前温度下的响应率；根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数；其中，所述响应率误差值为在同一标定温度点利用所述响应率预测直线预测的响应率与相应实际响应率的差值，且与所述非制冷红外焦平面探测器的特性唯一对应；所述平均响应率为所述非制冷红外焦平面探测器各像元在当前温度的响应率求和取平均所得。2.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，所述根据当前温度的响应率和平均响应率计算当前温度的响应率校正系数包括：根据下述公式计算当前温度的响应率校正系数：K[ij]＝SiTF_avg/SiTF[ij]；其中，K[ij]为当前温度的响应率校正系数，SiTF_avg为所述平均响应率，SiTF[ij]为当前温度的响应率，i、j为像元的坐标值。3.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，所述各标定温度点的响应率误差值的计算过程包括：获取测试非制冷红外焦平面探测器在各标定温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值拟合响应率随温度变化的实际关系曲线；分别根据各温度子区间中的两个不相邻的标定温度点的响应率值计算位于该温度子区间的温度-响应率直线；根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值；各温度子区间构成了所述非制冷红外焦平面探测器的正常工作区间，所述测试非制冷红外焦平面探测器与所述非制冷红外焦平面探测器的特性相同。4.根据权利要求3所述的非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，所述获取测试非制冷红外焦平面探测器在各标定温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值拟合响应率随温度变化的实际关系曲线包括：获取所述测试非制冷红外焦平面探测器的各像元在各预设温度点标定的响应率，并根据各标定温度点的温度值和相对应的响应率值分别为各像元拟合响应率随温度变化的实际关系曲线；相应的，所述根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值包括：根据各像元的实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线计算该像元在各标定温度点的响应率误差值；对同一个非制冷红外焦平面探测器的每个标定温度点，计算各像元在同一个标定温度点的响应率误差值之和并取其平均值，以作为该标定温度点的非制冷红外焦平面探测器阵列的响应率误差值。5.根据权利要求4所述的非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法，其特征在于，在所述根据所述实际关系曲线和各温度子区间的温度-响应率直线分别计算得到各标定温度点的响应率误差值之后，还包括：获取多个与所述测试非制冷红外焦平面探测器特性相同的测试非制冷红外焦平面探测器在各相同标定温度点的响应率误差值；对每个标定温度点，计算各测试非制冷红外焦平面探测器在同一个标定温度点的响应率误差值之和并...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯莅聪，朱荣华，李世杰，
申请(专利权)人：烟台艾睿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37