一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法技术

本发明专利技术提出一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法。该方法利用每帧红外图像中的场景信息，无需黑体等光学标定设备，即可实时迭代计算并更新非均匀校正系数，从而解决红外焦平面探测器随时间和工作环境变化而漂移的低频空间噪声引发的图像非均匀性问题。该方法已工程化实现，采用时分复用技术，仅利用一片系数存储器及少量逻辑资源，即可实现非均匀校正系数随场景的实时更新并完成图像的非均匀性校正，进而有效滤除红外焦平面探测器中随时间和工作环境变化而产生的低频空间噪声，使红外成像可保持良好的非均匀性，具有良好的工程实用性。好的工程实用性。好的工程实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法


[0001]本专利技术属于图像处理
，涉及可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法。

技术介绍

[0002]红外焦平面探测器由于材料、制造工艺等多种原因导致各探测单元在外界均匀光强照射时的光电响应输出不一致，在图像上表现为固定模式噪声或低频随机空间噪声。传统的红外图像非均匀校正采用基于标定的算法，此类算法需预先利用黑体等光学标定设备进行校正系数的标定，能有效解决红外图像中的由于固定模式噪声引起的非均匀性。但基于标定的非均匀校正算法的校正系数不具备实时更新特性，无法实现对随时间和工作环境变化而漂移的低频空间噪声的有效校正。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法，该方法利用每帧红外图像中的场景信息，无需黑体等光学标定设备，即可实时迭代计算并更新非均匀校正系数，从而解决红外焦平面探测器随时间和工作环境变化而漂移的低频空间噪声引发的图像非均匀性问题，使红外成像可始终保持良好的非均匀性，具有良好的工程实用性。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]所述一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：初始化系数存储器；所述系数存储器用于存储非均匀校正系数；
[0007]步骤2：采用状态机方法完成非均匀校正系数的迭代计算更新：
[0008]步骤2.1：系统上电后，状态机处于初始态，在收到红外图像输入数据有效信号时，状态机转至读系数状态；并且在红外图像输入时，根据时钟信号确定红外图像的像素数据的输入速度V；
[0009]步骤2.2：状态机处于读系数状态时，以两倍速度2V从系数存储器中读取的非均匀校正系数，并写入在存储单元FIFO1中，读出一行图像的的非均匀校正系数后，状态机转换至写系数状态；
[0010]步骤2.3：持续以单倍速度V，从存储单元FIFO1中读出非均匀校正系数，利用当前场景图像的信息，根据以下公式完成非均匀校正系数的迭代计算；
[0011][0012][0013]其中F为设定的常数，f
ij
(n)为更新后的当前帧的非均匀校正系数，f
ij
(n-1)为从
存储单元FIFO1中读出的前一帧的非均匀校正系数，X
ij
(n)为当前帧的场景信息，i和j为图像中像素点的标号；为当前帧图像灰度的平均值，M为图像的行数，N为图像的列数；
[0014]步骤2.4：将步骤2.3迭代计算出的更新后的的非均匀校正持续以单倍速度V写入存储单元FIFO2；
[0015]步骤2.5：写系数状态时，以两倍速度2V从存储单元FIFO2读取更新后的的非均匀校正系数，并写入系数存储器中；写完一行图像的的非均匀校正系数后，状态机转换至读系数状态；若写完一帧图像的的非均匀校正系数，则状态机转换至初始态，在下一帧图像到来后开始新的循环；
[0016]步骤3：利用计算出的当前帧的非均匀校正系数，根据下面公式实现红外图像的非均匀性校正；
[0017][0018]其中，X'
ij
(n)为校正后的图像像素数据，X
ij
(n)为校正前数据，f
ij
(n)为步骤2.3计算得到的当前帧的的非均匀校正系数，为前一帧图像的灰度平均值；
[0019]步骤4：输出校正后红外图像数据。
[0020]进一步的，步骤1中，初始化系数存储器过程指向系数存储器中的每一个系数存储地址写入相同的工程上可行的系数值作为非均匀校正系数的初始值。
[0021]进一步的，步骤2中，存储单元FIFO1和FIFO2采用FPGA中例化的存储单元实现。
[0022]进一步的，步骤2.3中，常数F选取为1024。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术具有的优点和有益效果是：
[0025]利用每帧红外图像中的场景信息，实时迭代计算并更新非均匀校正系数，从而解决红外焦平面探测器随时间和工作环境变化而漂移的低频空间噪声引发的图像非均匀性问题，使红外成像可始终保持良好的非均匀性。该方法已工程化实现，采用时分复用技术，仅利用一片系数存储器及少量逻辑资源，即可实现可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正算法。该专利技术可解决基于标定的非均匀校正算法无法实现对红外焦平面探测器随时间和工作环境变化而漂移的低频空间噪声有效校正的弊端，使红外成像可保持良好的非均匀性，具有良好的工程实用性。
[0026]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1是本专利技术的具体实现流程示意图。
[0029]图2是本专利技术所涉及完成系数迭代计算并更新状态机的状态转移示意图。
[0030]图3是基于常规标定的校正算法和该专利技术提出算法校正效果的对比图；(a)基于常规标定校正方法的校正效果图，(b)本专利技术方法的校正效果图。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]本实施例中提出的可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0033]步骤1：初始化系数存储器；
[0034]该方法利用每帧红外图像中的场景信息，实时迭代计算并更新非均匀校正系数，因此上机后需完成非均匀校正系数的初始化，即对存储非均匀校正系数的系数存储器根据工程经验赋予初始值，例如可以向系数存储器中的每一个系数存储地址写入相同的工程上可行的系数值作为非均匀校正系数的初始值。
[0035]步骤2：采用状态机方法完成非均匀校正系数的迭代计算更新：
[0036]本步骤利用每帧红外图像中的场景信息，通过时分复用，采用状态机的方法实时进行非均匀校正系数的迭代计算并写入系数存储器，完成非均匀校正系数的更新，具体包括以下步骤：
[0037]步骤2.1：系统上电后，状态机处于初始态，在收到红外图像输入数据有效信号时，状态机转至读系数状态；并且在红外图像输入时，根据时钟信号确定红外图像的像素数据的输入速度V；
[0038]步骤2.2：读系数状态时，以两倍速度2V从系数存储器中读取系数，并写入在存储单元FIFO1中，读出一行图像的校正系数后，状态机转换至写系数状态；这里存储单元FIFO1采用FPGA中例化的存储单元实现；
[0039]步骤2.3：持续以单倍速度V，从FIFO1中读出校正系数，利用当前场景图像的信息，根据公式(1)、(2)完成校正系数的迭代计算；
[0040][0041][0042]上述公式实际上体现的是一个对图像进行低通滤波的滤波器，其中：F为设定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可滤除低频空间噪声的红外图像非均匀校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化系数存储器；所述系数存储器用于存储非均匀校正系数；步骤2：采用状态机方法完成非均匀校正系数的迭代计算更新：步骤2.1：系统上电后，状态机处于初始态，在收到红外图像输入数据有效信号时，状态机转至读系数状态；并且在红外图像输入时，根据时钟信号确定红外图像的像素数据的输入速度V；步骤2.2：状态机处于读系数状态时，以两倍速度2V从系数存储器中读取的非均匀校正系数，并写入在存储单元FIFO1中，读出一行图像的的非均匀校正系数后，状态机转换至写系数状态；步骤2.3：持续以单倍速度V，从存储单元FIFO1中读出非均匀校正系数，利用当前场景图像的信息，根据以下公式完成非均匀校正系数的迭代计算；图像的信息，根据以下公式完成非均匀校正系数的迭代计算；其中F为设定的常数，f
ij
(n)为更新后的当前帧的非均匀校正系数，f
ij
(n-1)为从存储单元FIFO1中读出的前一帧的非均匀校正系数，X
ij
(n)为当前帧的场景信息，i和j为图像中像素点的标号；为当前帧图像灰度的平均值，M为图像的行数，N为图像的列数；步骤2.4：将步骤2.3迭代计算出的更新后的的非均匀校正持续以单倍速度V...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福菩，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：