一种特征初始化的非均匀校正方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及机载光电成像，特别涉及一种特征初始化的非均匀校正方法及其系统；本发明专利技术通过收集探测数据信息，采用基于图像邻近像元的统计特征的初始化非均匀校正增益系数初值同时进行预处理，得到红外图像的运动像素值，再进行计算得到两帧红外图像间的两维平移关系，再进行判定，判定为有效图像，再根据初始校正增益系数矩阵对有效图像的校正参数进行更新，将校正参数实时输出，得到校正后的图像再输出；本发明专利技术可以更加快速、准确地获取校正系数且在校正过程中没有鬼像或尾像。且在校正过程中没有鬼像或尾像。且在校正过程中没有鬼像或尾像。

【技术实现步骤摘要】
一种特征初始化的非均匀校正方法及其系统


[0001]本专利技术涉及机载光电成像，特别涉及一种特征初始化的非均匀校正方法及其系统。

技术介绍

[0002]机载光电成像系统包括机载光电吊舱、机载侦察/测绘相机、机载多光谱相机等，其广泛应用于情报搜查、国防监测、变化检测、精确测图和目标探测及预警等多个领域。
[0003]航空成像环境相对复杂，机载环境温度、大气辐射等环境参数的变化以及探测器自身非均匀性噪声会影响红外光电系统成像质量，其中，非均匀性噪声表现为明暗不均的图案噪声，会掩盖目标的边缘和细节信息，使图像目标模糊不清，甚至造成目标误判。
[0004]非均匀性校正可以分为两大类，分别为基于标定的非均匀性校正方法和基于场景的非均匀性校正；基于标定的非均匀性校正方法主要采用地面标定法，利用标准黑体辐射源在不同温度下对红外焦平面阵列的非均匀性进行标定，计算红外焦平面各探测单元在均匀黑体辐射下的响应输出值与标准探测单元响应输出值，以获得各探测元在特定温度下的校正增益和偏置，使探测器所有像元在同一温度下输出一致，该方法原理简单，计算量小，但机载环境十分复杂，温度、气压的短时间急剧变化使光学系统发生微弱形变，该方法难以满足机载红外探测的高精度要求。然而，基于场景的非均匀性校正为利用场景的统计特性来完成图像的非均匀性校正，但该方法需要目标和红外探测器之间发生相对运动，涉及大量图像数据帧参与运算，校正参数依赖场景信息变化校正精度更好，但计算方法相对复杂，对系统硬件要求较高。
[0005]目前专利名称为一种红外焦平面探测器闪元测试装置及测试方法(公开号为CN113049118A)的中国专利技术专利，公开了采用两点非均匀性校正方法基于黑体辐射源进行单点非均匀校正，但该方法对高动态复杂环境的校正精度有限；专利名称为一种基于改进互功率谱的星上图像配准叠加增强方法及系统(公开号为CN 112686933)的中国专利技术专利，公开了通过多组图像的配准和低价获得高对比度图像，但计算量大、迭代误差容易累计，限制了方法的推广应用，并且上述方法中没有考虑帧间图像配准过程中增益校正初值对校正效果的影响，校正效果有限。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种特征初始化的非均匀校正方法，通过收集探测数据信息，采用基于图像邻近像元的统计特征的初始化非均匀校正增益系数初值同时进行预处理，得到红外图像的运动像素值，再进行计算得到两帧红外图像间的两维平移关系，再进行判定，判定为有效图像，再根据初始校正增益系数矩阵对有效图像的校正参数进行更新，将校正参数实时输出，得到校正后的图像再输出；还提供了一种特征初始化的非均匀校正系统。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种特征初始化的
非均匀校正方法，其中，包括如下步骤：
[0008]步骤一、收集探测数据信息，所述探测数据信息包括红外图像、载机运动信息、探测器曝光时间、温度信息、非均匀校正参数；
[0009]步骤二、通过邻近像元一致性完成校正系统的计算，得到一个初始增益校正系数矩阵；同时对收集的两帧红外图像进行预处理，滤除探测器坏点，根据所述载机运动信息、探测器曝光时间及两帧红外图像之间的帧差预估出两帧红外图像的运动像素值；
[0010]步骤三、根据两帧红外图像的运动像素值，得到两帧红外图像间的两维平移关系；
[0011]步骤四、根据两帧红外图像间的两维平移关系，判断两帧红外图像是否为有效图像，如果为无效图像，则返回步骤一，如果为有效图像，则继续下一步骤；
[0012]步骤五、根据初始增益校正系数矩阵对有效图像的校正参数进行更新；
[0013]步骤六、将校正参数实时输出，得到校正后的图像。
[0014]作为本专利技术的一种改进，在步骤二内，计算初始的增益校正系数矩阵，判断是否有图像边界点，如果有图像边界点，则基于邻近像元一致性对图像边界点采用对称延拓处理计算初始增益校正系数；如果有非图像边界点，则基于邻近像元一致性对非图像边界点直接计算初始增益校正系数，然后将图像边界点和非图像边界点的初始增益校正系数进行合并得到初始增益校正系数矩阵。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤二内，通过掩模处理将探测器非均匀造成产生的响应过滤，得到无坏点的待校正的红外图像。
[0016]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤三内，根据两帧红外图像的运动像素值，计算两帧红外图像的归一化互功率谱，从而得到两帧红外图像间的两维平移关系。
[0017]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤四内，两帧红外图像之间的互功率谱的最大响应幅值高于其他响应的均值且两帧红外图像的帧间位移处于设定范围内，则判断两帧红外图像能用于非均匀校正参数的计算。
[0018]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤四内，分析两帧红外图像的互功率谱数据以及载机运动信息判断两帧红外图像是否能用于非均匀校正参数的计算，如果能用于非均匀校正参数的计算，则判断两帧红外图像为有效图像；如果不能用于非均匀校正参数的计算，则判断两帧红外图像为无效图像。
[0019]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤五内，根据初始增益校正系数矩阵，定义和计算误差函数，再通过误差函数最小化，定义校正增益和校正偏置的目标函数，然后对比该目标函数与设定阈值的大小，如果该目标函数小于阈值，则直接进入下一步骤，如果该目标函数大于或等于阈值，则定义自适应学习率，进行更新校正增益和校正偏置，再返回重新定义和计算误差函数。
[0020]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤六内，将校正增益和校正偏置输出，得到校正后的图像，再将校正后的图像进行输出。
[0021]一种特征初始化的非均匀校正系统，其中，包括：
[0022]预存模块，用于收集探测数据信息；
[0023]初始化模块，用于通过邻近像元一致性完成校正系统的计算得到初始增益校正系数矩阵；
[0024]预处理模块，用于对收集的两帧红外图像进行预处理，滤除探测器坏点，根据载机
运动信息、探测器曝光时间及两帧红外图像之间的帧差预估出两帧红外图像的运动像素值；
[0025]配准模块，用于根据两帧红外图像的运动像素值，得到两帧红外图像间的两维平移关系；
[0026]处理模块，用于根据两帧红外图像间的两维平移关系和初始增益校正系数矩阵，进行图像非均匀校正；
[0027]输出模块，用于校正参数实时输出，得到校正后的图像再进行输出。
[0028]作为本专利技术的一种改进，所述初始化模块包括中心初始化单元和边界初始化单元，所述中心初始化单元用于计算非图像边界点的初始增益校正系数，所述边界初始化单元用于计算图像边界点的初始增益校正系数。
[0029]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术通过收集探测数据信息，采用基于图像邻近像元的统计特征的初始化非均匀校正增益系数初值同时进行预处理，得到红外图像的运动像素值，再进行计算得到两帧红外图像间的两维平移关系，再进行判定，判定为有效图像，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特征初始化的非均匀校正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、收集探测数据信息，所述探测数据信息包括红外图像、载机运动信息、探测器曝光时间、温度信息、非均匀校正参数；步骤二、通过邻近像元一致性完成校正系统的计算，得到一个初始增益校正系数矩阵；同时对收集的两帧红外图像进行预处理，滤除探测器坏点，根据所述载机运动信息、探测器曝光时间及两帧红外图像之间的帧差预估出两帧红外图像的运动像素值；步骤三、根据两帧红外图像的运动像素值，得到两帧红外图像间的两维平移关系；步骤四、根据两帧红外图像间的两维平移关系，判断两帧红外图像是否为有效图像，如果为无效图像，则返回步骤一，如果为有效图像，则继续下一步骤；步骤五、根据初始增益校正系数矩阵对有效图像的校正参数进行更新；步骤六、将校正参数实时输出，得到校正后的图像。2.根据权利要求1所述的一种特征初始化的非均匀校正方法，其特征在于，在步骤二内，计算初始的增益校正系数矩阵，判断是否有图像边界点，如果有图像边界点，则基于邻近像元一致性对图像边界点采用对称延拓处理计算初始增益校正系数；如果有非图像边界点，则基于邻近像元一致性对非图像边界点直接计算初始增益校正系数，然后将图像边界点和非图像边界点的初始增益校正系数进行合并得到初始增益校正系数矩阵。3.根据权利要求2所述的一种特征初始化的非均匀校正方法，其特征在于，在步骤二内，通过掩模处理将探测器非均匀造成产生的响应过滤，得到无坏点的待校正的红外图像。4.根据权利要求3所述的一种特征初始化的非均匀校正方法，其特征在于，在步骤三内，根据两帧红外图像的运动像素值，计算两帧红外图像的归一化互功率谱，从而得到两帧红外图像间的两维平移关系。5.根据权利要求4所述的一种特征初始化的非均匀校正方法，其特征在于，在步骤四内，两帧红外图像之间的互功率谱的最大响应幅值高于其他响应的均值且两帧红外图像的帧间位移处于设定范围内，则判断两帧红外图像能用于非均匀校...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宝林，孙海江，田大鹏，徐伟，王昱棠，刘巧元，
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：