一种二维像素阵列目标差分探测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种二维像素阵列目标差分探测方法，包括以下步骤：S1、在二维像素阵列集合探测器上以2x2像素阵列为探测单元构建二维探测单元阵列；S2、通过电压或者电流比较器依次比较二维探测单元阵列上相邻两个探测单元行、列方向相同位置原始图像像素光强差异；S3、差分图像处理单元根据二维探测单元阵列上基准探测单元光强和步骤S2获得的光强差异比较结果生成差分图像；S4、目标信号反推单元根据步骤S3获得的差分图像反推原始图像的起伏分布，获得强背景干扰下微弱目标信号探测结果。有益效果是在强背景干扰下实现微弱目标信号探测。效果是在强背景干扰下实现微弱目标信号探测。效果是在强背景干扰下实现微弱目标信号探测。

【技术实现步骤摘要】
一种二维像素阵列目标差分探测方法和系统


[0001]本专利技术涉及测控
，具体涉及一种二维像素阵列目标差分探测方法和系统。

技术介绍

[0002]作为光学成像常用的探测设备，相机的动态范围一定程度上决定了其对微弱信号的识别能力，尤其是在强烈背景干扰下的情况下，例如浓雾环境下对目标成像、浑浊水体里的水下光学探测和水面扰动探测等。背景散射相对平滑，但其强度是信号强度的成千上万倍，甚至更高。如何在这种情况下有效地探测微弱信号是一个亟待解决的问题。目前，常规相机的动态范围为54
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96dB，对应8
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16bit；经过制冷和多通道放大，商用相机的最高动态范围能达到104dB，即18bit，但这仍然难以满足很多场景。原则上，提高相机的动态范围可以解决强烈背景干扰下目标探测问题，但对相机的设计生产提出了极高的挑战，并且相机动态范围的线性增长难以满足背景和目标信号之比指数增加的场景。
[0003]本专利技术针对强烈背景干扰下目标探测问题进行了技术改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种在强背景干扰下实现微弱目标信号探测的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是一种二维像素阵列目标差分探测方法，用于强背景干扰下微弱目标信号探测，包括以下步骤：
[0006]S1、在二维像素阵列集合探测器上以2x2像素阵列为探测单元构建二维探测单元阵列；
[0007]S2、通过电压或者电流比较器依次比较二维探测单元阵列上相邻两个探测单元行、列方向相同位置原始图像像素光强差异；
[0008]S3、差分图像处理单元根据二维探测单元阵列上基准探测单元光强和步骤
[0009]S2获得的光强差异比较结果生成差分图像；
[0010]S4、目标信号反推单元根据步骤S3获得的差分图像反推原始图像的起伏分布，获得强背景干扰下微弱目标信号探测结果。
[0011]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S2相邻探测单元i和探测单元j行、列方向相同位置原始图像像素比较电流，Ij>Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值为1；Ij＝Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为0；Ij<Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为
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1。
[0012]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S3以所述二维探测单元阵列右上角的探测单元为基准探测单元，所述基准探测单元光强设置为0。
[0013]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S4从差分图像反推原始图像的起伏分布时应当按照步骤S2相邻两个探测单元行、列方向依次比较的链路进行。
[0014]本专利技术的再一目的是，提供一种在强背景干扰下实现微弱目标信号探测的系统。
[0015]为实现上述再一目的，本专利技术采取的技术方案是一种二维像素阵列目标差分探测系统，包括二维像素阵列集合探测器、电压或者电流比较器、差分图像处理单元和目标信号发推单元，所述二维像素阵列集合探测器上每2x2像素阵列为一个探测单元；所述系统用于执行上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法。
[0016]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述二维像素阵列集合探测器是照相机。
[0017]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述探测单元的感光基片行方向相邻的两个像素中下面一行不作切割。
[0018]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述探测单元的感光基片行方向相邻的两个像素中上下两行都不作切割。
[0019]本专利技术有如下有益效果：采用差分探测解决了强背景干扰导致的微弱目标信号难以探测的技术问题；进一步地，探测单元感光基片的切割和后续电路的排布方式做了一些调整，改进后，像素填充率filling rate能够提高到50％附近。
【附图说明】
[0020]图1是一种二维像素阵列目标差分探测方法步骤图。
[0021]图2是目标差分探测结构原理示意图。
[0022]图3是改进后的目标差分探测结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例并参照附图对本专利技术作进一步描述。
[0024]实施例1
[0025]本实施例实现一种二维像素阵列目标差分探测方法。
[0026]附图1是一种二维像素阵列目标差分探测方法步骤图，如附图1所示，本实施例一种二维像素阵列目标差分探测方法，用于强背景干扰下微弱目标信号探测，包括以下步骤：
[0027]S1、在二维像素阵列集合探测器上以2x2像素阵列为探测单元构建二维探测单元阵列；
[0028]S2、通过电压或者电流比较器依次比较二维探测单元阵列上相邻两个探测单元行、列方向相同位置原始图像像素光强差异；
[0029]S3、差分图像处理单元根据二维探测单元阵列上基准探测单元光强和步骤
[0030]S2获得的光强差异比较结果生成差分图像；
[0031]S4、目标信号反推单元根据步骤S3获得的差分图像反推原始图像的起伏分布，获得强背景干扰下微弱目标信号探测结果。
[0032]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S2相邻探测单元i和探测单元j行、列方向相同位置原始图像像素比较电流，Ij>Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值为1；Ij＝Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为0；Ij<Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为
‑
1。
[0033]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S3以所述二维探测单元阵列右上角的探测单元为基准探测单元，所述基准探测单元光强设置为0。
[0034]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，步骤S4从差分图像反推原始图像的起伏分布时应当按照步骤S2相邻两个探测单元行、列方向依次比较的链路进行。
[0035]实施例2
[0036]本实施例实现一种二维像素阵列目标差分探测系统。
[0037]本实施例一种二维像素阵列目标差分探测系统，包括二维像素阵列集合探测器、电压或者电流比较器、差分图像处理单元和目标信号发推单元，所述二维像素阵列集合探测器上每2x2像素阵列为一个探测单元；所述系统用于执行实施例1所述的一种二维像素阵列目标差分探测方法。
[0038]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述二维像素阵列集合探测器是照相机。
[0039]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述探测单元的感光基片行方向相邻的两个像素中下面一行不作切割。
[0040]优选地，上述的一种二维像素阵列目标差分探测系统，所述探测单元的感光基片行方向相邻的两个像素中上下两行都不作切割。
[0041]实施例3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维像素阵列目标差分探测方法，用于强背景干扰下微弱目标信号探测，其特征在于包括以下步骤：S1、在二维像素阵列集合探测器上以2x2像素阵列为探测单元构建二维探测单元阵列；S2、通过电压或者电流比较器依次比较二维探测单元阵列上相邻两个探测单元行、列方向相同位置原始图像像素光强差异；S3、差分图像处理单元根据二维探测单元阵列上基准探测单元光强和步骤S2获得的光强差异比较结果生成差分图像；S4、目标信号反推单元根据步骤S3获得的差分图像反推原始图像的起伏分布，获得强背景干扰下微弱目标信号探测结果。2.根据权利要求1所述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，其特征在于：步骤S2相邻探测单元i和探测单元j行、列方向相同位置原始图像像素比较电流，Ij>Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值为1；Ij＝Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为0；Ij<Ii时，探测单元j相对于探测单元i的光强差异值值为
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1。3.根据权利要求2所述的一种二维像素阵列目标差分探测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红林，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：