一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法及系统，属于红外成像技术领域，包括：对DDR中存储的校正后的图像中心若干行数据进行采样滤波，得到归一化处理后的图像数据，并获取归一化处理后的图像数据的图像均值，根据图像均值确定均值下限和均值上限；基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计；根据直方图统计结果确定正常像元区间位置，并标记盲元位置，将盲元位置写入到DDR对应像元数据的目标位，NIOS发送解锁数据命令，使能帧缓存乒乓操作；对于每帧数据，根据盲元位置完成盲元替代。通过本发明专利技术可以处理探测器端通道均异常的盲元，以及在使用过程出现的盲元。以及在使用过程出现的盲元。以及在使用过程出现的盲元。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法及系统


[0001]本专利技术属于图像处理
，更具体地，涉及一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法及系统。

技术介绍

[0002]针对红外产品逐步实现国产化的现状，目前国产制冷红外线阵探测器应用不断推广，288*4、576*4、768*8系列的红外热像仪产品众多。
[0003]红外焦平面探测器因材料缺陷和制作工艺等因素的影响，靶面像元的光电特性不一致，即造成探测器非均匀性问题。光电特性太差的像元会形成盲元，而盲元的存在会在生成的图像中形成较亮或较暗的坏线，对诸如红外小目标检测等会造成大概率的漏检和虚警。由于探测器需求日益广泛，国产化进程加快，探测器靶面分辨率越来越高，盲元的产生难以避免。因此，从软件算法入手，研究盲元的检测与补偿有着非常重要的意义。
[0004]不同于制冷面阵探测器，制冷线阵探测器可通过SERDAT在探测器端进行盲元处理。根据探测器手册中的盲元分布，通过测试不同BYPAS通道下像元响应，剔除异常通道，使该盲元正常输出。但是，在探测器端通道均异常的盲元，以及在使用过程出现的盲元，目前缺乏有效的解决方式。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法及系统，旨在处理探测器端通道均异常的盲元，以及在使用过程出现的盲元，通过后端图像处理进行盲元处理。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法，包括：
[0007](1)NIOS执行数据锁定命令，停止帧缓存乒乓操作，对DDR中存储的校正后的图像中心若干行数据进行采样滤波，得到归一化处理后的图像数据，并获取归一化处理后的图像数据的图像均值，根据图像均值确定均值下限和均值上限；
[0008](2)基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计；
[0009](3)根据直方图统计结果确定正常像元区间位置，并标记盲元位置，将盲元位置写入到DDR对应像元数据的目标位，NIOS发送解锁数据命令，使能帧缓存乒乓操作；
[0010](4)对于每帧数据，根据盲元位置完成盲元替代。
[0011]在一些可选的实施方案中，所述归一化处理后的图像数据为：其中，m表示图像数据行数，n表示图像数据列数，j＝0,1,2
…
n-1，Y(j)表示第j列数据归一化后的结果，I(i,j)表示第i行第j列数据的像素值。
[0012]在一些可选的实施方案中，由确定归一化处理后的图像数据的图像均值，由av_down＝av_1-255确定均值下限，由av_up＝av_1+256确定均值上限。
[0013]在一些可选的实施方案中，步骤(2)包括：
[0014]基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计得到直方图数组：Hist(k),k＝0,1,2
…
256-1，k表示灰度级其中，
[0015]在一些可选的实施方案中，步骤(3)包括：
[0016](3.1)设定盲元阈值参数t1，计算正常像元输出均值正常像元输出均值下限av_min＝Hist(t1)，正常像元输出均值上限av_max＝Hist(256-t1-1)；
[0017](3.2)设定盲元阈值参数t2，采用(3.2)设定盲元阈值参数t2，采用标记盲元位置。
[0018]在一些可选的实施方案中，步骤(4)包括：
[0019](4.1)对于盲元簇，采用盲元簇上一行或下一行进行替代；
[0020](4.2)对于孤立盲元，以盲元为中心，建立相邻像元矩阵，以像元矩阵中间位置作为盲元中心，计算图像边缘方向像素的均值进行盲元替代。
[0021]在一些可选的实施方案中，步骤(4.2)包括：
[0022](4.2.1)通过移位寄存器IP核实时缓存三行数据，每个时钟下依次输出第一行三个数据x11、x12、x13，第二行三个数据x21、x22、x23，第三行三个数据x31、x32、x33；
[0023](4.2.2)根据已标记盲元行像素矩阵，计算三个方向梯度因子：det1＝|x11-x33|，det2＝|x21-x23|，det3＝|x13-x31|，其中，det最小的方向即为图像边缘方向，用于盲元替代；
[0024](4.2.3)判断三行像元盲元标记位置，计算各方向图像均值，选择盲元替代。
[0025]在一些可选的实施方案中，对于盲元x，盲元替代后输出y为：
[0026]其中，其中，
[0027]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理系统，包括：
[0028]数据处理模块，用于通过NIOS执行数据锁定命令，停止帧缓存乒乓操作，对DDR中
存储的校正后的图像中心若干行数据进行采样滤波，得到归一化处理后的图像数据，并获取归一化处理后的图像数据的图像均值，根据图像均值确定均值下限和均值上限；
[0029]直方图统计模块，用于基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计；
[0030]盲元标记模块，用于根据直方图统计结果确定正常像元区间位置，并标记盲元位置，将盲元位置写入到DDR对应像元数据的目标位，NIOS发送解锁数据命令，使能帧缓存乒乓操作；
[0031]盲元替代模块，用于对于每帧数据，根据盲元位置完成盲元替代。
[0032]按照本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
[0033]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0034]目前国产红外探测器盲元较多，影响红外成像质量、观瞄性能。在均匀场景下，对校正后数据按振镜扫描方向进行若干行数据缓冲，并进行加权平均处理，解决热像仪因电气噪声干扰引起的数据波动。针对得到响应值，建立直方图模型，计算图像均值。根据3σ原则，正态分布在(μ-3σ,μ+3σ)之外的响应值，如果其响应值超过均值一定范围，表示该像元响应异常，即认定为盲元。根据盲元标记信息，基于FPGA设计了三种盲元自动替代方法，解决了相邻盲元簇替代问题，孤立盲元按梯度方向加权平均替代，经过盲元处理后，明显提高了红外成像效果。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例提供的一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法的流程示意图；
[0036]图2是本专利技术实施例提供的另一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法的流程示意图；
[0037]图3是本专利技术实施例提供的一种采样示意图；
[0038]图4是本专利技术实施例提供的一种像素矩阵示意图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的线阵红外盲元的工程化处理方法，其特征在于，包括：(1)NIOS执行数据锁定命令，停止帧缓存乒乓操作，对DDR中存储的校正后的图像中心若干行数据进行采样滤波，得到归一化处理后的图像数据，并获取归一化处理后的图像数据的图像均值，根据图像均值确定均值下限和均值上限；(2)基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计；(3)根据直方图统计结果确定正常像元区间位置，并标记盲元位置，将盲元位置写入到DDR对应像元数据的目标位，NIOS发送解锁数据命令，使能帧缓存乒乓操作；(4)对于每帧数据，根据盲元位置完成盲元替代。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述归一化处理后的图像数据为：其中，m表示图像数据行数，n表示图像数据列数，j＝0,1,2
…
n-1，Y(j)表示第j列数据归一化后的结果，I(i,j)表示第i行第j列数据的像素值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由确定归一化处理后的图像数据的图像均值，由av_down＝av_1-255确定均值下限，由av_up＝av_1+256确定均值上限。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：基于均值下限和均值上限，对由归一化处理后的图像数据构成的数组进行直方图统计得到直方图数组：Hist(k),k＝0,1,2
…
256-1，k表示灰度级其中，5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：(3.1)设定盲元阈值参数t1，计算正常像元输出均值正常像元输出均值下限av_min＝Hist(t1)，正常像元输出均值上限av_max＝Hist(256-t1-1)；(3.2)设定盲元阈值参数t2，采用(3.2)设定盲元阈值参数t2，采用标记盲元位置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏博，阮建斌，贾国伟，李哲，汪波，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：