红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法及校正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法及校正方法。所述方法包括如下步骤：S1、在所述红外光电系统的温度稳定在第一温度时，对黑体辐射源和所述红外光电系统的自带辐射源分别采集图像，进行两点校正，计算各像元的两点校正系数；S2、将所述自带辐射源放置在所述红外光电系统的光学系统光路中间采集图像，进行单点校正，计算各像元的单点校正系数；S3、根据校正系数进行校正，输出校正后的响应值。采用上述方法获得校正系数进行非均匀性校正能够解决两点校正与单点校正的辐射源位于系统光路不同位置时，单点校正引入非均匀性的问题，增大了校正动态范围，改善了红外光电系统焦平面的非均匀性。

Method of obtaining nonuniformity correction coefficient of infrared photoelectric system and its correction method

【技术实现步骤摘要】
红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法及校正方法
本专利技术涉及红外探测
，特别是涉及一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法及校正方法。
技术介绍
近年来，红外成像技术在军事和商业领域发展迅速，其中红外焦平面技术的发展功不可没。但是受限于探测器材料和工艺水平，红外焦平面也有其明显的弱点——非均匀性问题。正是由于该问题的存在，限制了红外成像系统的探测性能，使得红外非均匀性校正成为一项关键技术。红外焦平面的非均匀性产生的原因复杂，对整机系统来说，红外焦平面上的非均匀性主要来源包括以下几种：各阵列元制造过程中随机性引起的响应特性不一致、红外光学系统各视场在焦平面上能量分布不均匀、以及整机系统温度漂移导致系统自身辐射变化在焦平面上引起的非均匀性等等。正因为红外焦平面非均匀性的复杂特点，增加了对其校正的难度。工程中常用的非均匀校正技术大多是基于温度点的校正方法，通过统计像元在特定温度点的响应，根据校正模型计算各像元的响应参数，实现非均匀性校正。主要包括单点校正、两点校正和两点校正结合单点校正的方法。传统的两点校正结合单点校正的方法首先通过在系统前端放置辐射源进行两点校正，计算像元的偏置与增益；其次，工作成像之前再利用系统前端辐射源或光路中间的辐射源进行单点校正，修正偏置。然而当两点校正辐射源在和单点校正辐射源所处光路位置不同时，对局部光路的单点校正会在红外焦平面上引入非均匀性。特别是当校正方法应用于红外光电系统整机系统，局部光路与整个光路在焦平面上引起的非均匀性差异会随环境温度、自身温度漂移而发生变化，此时传统的两点校正结合单点校正的无法消除掉焦平面上的非均匀性，校正效果较差，校正精度较低。
技术实现思路
针对两点校正辐射源与单点校正辐射源处于红外光电系统不同位置时，红外光电系统整机非均匀性校正效果差、精度低的问题，本专利技术实施例提供了一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法及校正方法，能够改善校正效果，提高校正精度。本专利技术实施例的第一方面提供一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其中，包括如下步骤：S1、在所述红外光电系统的温度稳定在第一温度时，对黑体辐射源和所述红外光电系统的自带辐射源分别采集图像，进行两点校正，计算各像元的两点校正系数；S2、将所述自带辐射源放置在所述红外光电系统的光学系统光路中间采集图像，进行单点校正，计算各像元的单点校正系数。结合第一方面实施方式，所述两点校正系数和所述单点校正系数由FPGA负责计算。结合第一方面实施方式，所述自带辐射源为可被控制切入或切出光学系统的辐射源。结合第一方面实施方式，所述可被控制切入或切出光学系统的辐射源为机械挡片。结合第一方面实施方式，步骤S1包括：S11、所述红外光电系统加电，使温度稳定在第一温度；S12、将黑体辐射源放置在所述光学系统的前端，所述黑体辐射源的温度稳定在第二温度时，采集所述黑体辐射源的图像，各像元得到实际响应值Vi(TL)；S13、将所述红外光电系统的自带辐射源放置在所述光学系统的光路中间，采集所述自带辐射源的图像，各像元得到实际响应值Vi(TH)；S14、利用所述黑体辐射源图像对应的实际响应值Vi(TL)和所述自带辐射源图像对应的实际响应值Vi(TH)，计算各像元的两点校正系数增益ki和偏置bi。结合第一方面实施方式，各像元两点校正后的响应值为所述增益ki乘于实际响应值加上所述偏置bi。结合第一方面实施方式，式中，是红外光电系统对黑体辐射源成像时各像元实际响应值的平均值，是红外光电系统对自带辐射源成像时各像元实际响应值的平均值，Vi(TL)是各像元对黑体辐射源的实际响应值，Vi(TH)是各像元对自带辐射源时的实际响应值。结合第一方面实施方式，步骤S2包括：S21、利用所述自带辐射源放置在所述光学系统光路中间，采集辐射源的图像，各像元得到实际响应值Vi(Tshutter)；S22、各像元的单点校正系数为b′i，计算公式如下：式中，是各像元对所述自带辐射源的平均实际响应值，Vi′(T)是各像元两点校正后的响应值。本专利技术实施例的第二方面提供一种红外光电系统的非均匀性校正方法，其中，根据上述红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法获取两点校正系数和单点校正系数，然后对各像元的实际响应值采用所述两点校正系数和单点校正系数进行校正，输出各像元校正后的响应值。结合第二方面实施方式，根据下面公式获得校正后的响应值Vi″(T)Vi″(T)＝Vi′(T)+b′i式中，Vi′(T)是各像元两点校正后的响应值，Vi′(T)等于增益ki乘于实际响应值Vi(T)加上偏置bi，b′i是各像元的单点校正系数，ki、bi是两点校正系数。本专利技术的有益效果是：采用由于本专利技术提出的方法在两点校正时高低温度点的参考源位置分别选择光路中间、光路前端，既考虑了整机系统成像的非均匀性，也考虑了单点校正时参考源位于光路中间所引入的非均匀性，因此改善了校正效果，提高了校正精度；同时，将光路中间参考源作为两点校正中高温温度点采集图像，兼顾了设备长时间工作后温度漂移，参考源温度漂移后单点校正时引入的非均匀性。本专利技术提出的方法能够取得更好的校正效果，有利于实际工程应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为本专利技术实施例红外光电系统的非均匀性校正方法流程图。图2为本专利技术获取校正系数光路的示意图。其中，1为系统前端的均匀黑体辐射源；2为红外光电系统的成像光路；3为系统光路中间的参考源，本实例中为一可控制切入或切出光路的系统自身的辐射源(图2为切入光路的状态)；4为红外焦平面组件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例红外光电系统的非均匀性校正方法流程图。图2为本专利技术实施例获取校正系数光路的示意图。其中：1为系统前端的均匀黑体辐射源；2为红外光电系统的成像光路；3为系统光路中间的参考源，本实例中为一可控制切入或切出光路的系统自身的辐射源(图2为切入光路的状态)；4为红外焦平面组件。该光学系统包括反射镜和透镜的组合或者纯透镜的组合，用于对目标辐射源进行成像。该红外焦平面阵列用于将该光学系统成像之光信号转化为电信号供处理器进行运算处理。该机械挡片为本专利技术实施例的红外光电系统的自带辐射源，当然，该自带辐射源可以其他元件或者装置，该机械挡片被移动装置和旋转装置固定或者配合，用于将该机械挡片切入或者切出光学系统。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、在所述红外光电系统的温度稳定在第一温度时，对黑体辐射源和所述红外光电系统的自带辐射源分别采集图像，进行两点校正，计算各像元的两点校正系数；/nS2、将所述自带辐射源放置在所述红外光电系统的光学系统光路中间采集图像，进行单点校正，计算各像元的单点校正系数。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在所述红外光电系统的温度稳定在第一温度时，对黑体辐射源和所述红外光电系统的自带辐射源分别采集图像，进行两点校正，计算各像元的两点校正系数；
S2、将所述自带辐射源放置在所述红外光电系统的光学系统光路中间采集图像，进行单点校正，计算各像元的单点校正系数。


2.根据权利要求1所述红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，所述两点校正系数和所述单点校正系数由FPGA负责计算。


3.根据权利要求1所述红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，所述自带辐射源为可被控制切入或切出光学系统的辐射源。


4.根据权利要求3所述红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，所述可被控制切入或切出光学系统的辐射源为机械挡片。


5.根据权利要求1所述红外光电系统的非均匀性校正系数获取方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11、所述红外光电系统加电，使光电系统温度稳定在第一温度；
S12、将黑体辐射源放置在所述光学系统的前端，所述黑体辐射源的温度稳定在第二温度时，采集所述黑体辐射源的图像，各像元得到实际响应值Vi(TL)；
S13、将所述红外光电系统的自带辐射源切入所述光学系统的光路中间，采集所述自带辐射源的图像，各像元得到实际响应值Vi(TH)；
S14、利用所述黑体辐射源图像对应的实际响应值Vi(TL)和所述自带辐射源图像对应的实际响应值Vi(TH)，计算各像元的两点校正系数增益ki和偏置bi。


6.根据权利要求5所述红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新，刘洋，付强，史广维，赵尚男，
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