一种红外线列探测器非均匀性矫正方法技术

本发明专利技术提供一种红外线列探测器非均匀性矫正方法及装置，所述方法包括：从原始红外线列周扫图像中截取部分红外线列周扫图像；利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪；利用基于引导滤波的线性拟合模型，计算线性矫正系数；利用得到的线性矫正系数，对整帧红外线列周扫图像进行非均匀性矫正。本发明专利技术红外线列探测器非均匀性矫正方法实时性高、去噪效果好。噪效果好。噪效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种红外线列探测器非均匀性矫正方法


[0001]本专利技术涉及数字图像处理
，具体地，涉及一种红外线列探测器非均匀性矫正方法及装置。

技术介绍

[0002]近些年，红外成像系统在技术条件和制造工艺上均有了较大的提升，被广泛应用到热成像、火灾检测、空中小目标侦察领域。常见的红外探测器分为红外面阵探测器和红外线列周扫探测器。然而，在红外探测器成像时，由于受到外界环境温度、成像电路电压变化的影响，探测器的响应系数会发生相应的变化，这导致红外系统成像产生条纹状的非均匀性噪。这类噪声一般很难直接在硬件上去除，常见的解决方法分为两类，基于定标的矫正方法和基于场景的矫正方法。
[0003]基于定标的矫正方法一般需要采集黑体温度图像，之后通过定标进行矫正。常见的方法包括单点矫正、两点矫正、多点矫正以及多项式拟合矫正。红外探测器一般在投入使用前，使用这类方法对探测器进行矫正。当红外探测器在使用过程中，由于温度、电压等外界因素的改变，其探测器响应系数会发生改变，此时如果继续采用基于定标的矫正方法，需要中断设备的使用，进行探测器重新定标，这严重影响了红外探测器的正常使用。针对此问题，基于场景的非均匀矫正方法通过利用拍摄场景像素的纹理特性对探测器进行实时矫正，使得红外探测器可以不必通过黑体重新进行定标。
[0004]目前大部分红外领域的非均匀矫正算法均是针对红外面阵探测器的，红外线列周扫探测器周期性噪声去除难点在于：
[0005]1.红外周扫线列探测器扫面一周有上万列图像，数据量大，这要求矫正算法的实时性能高。传统的利用频域滤波器滤波，时频转换计算量大，难以满足实时性要求。
[0006]2.红外周扫线列探测器的非均匀性噪声呈横条状，如果利用时频转换，对频域进行处理，容易损坏图像的纹理细节，模糊图像，甚至会产生鬼影伪像。
[0007]3.多帧图像去噪算法是需要考虑相机抖动、场景热辐射变换等因素，算法实时性、鲁棒性均受到一定的挑战。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种实时性高、去噪效果好的基于引导滤波的红外线列探测器非均匀性矫正方法。
[0009]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0010]一种红外线列探测器非均匀性矫正方法，包括以下步骤：
[0011]从原始红外线列周扫图像中截取部分红外线列周扫图像；
[0012]利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪；
[0013]利用基于引导滤波的线性拟合模型，计算线性矫正系数；
[0014]利用得到的线性矫正系数，对整帧红外线列周扫图像进行非均匀性矫正。
[0015]优选地，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，所述引导滤波的引导图像与输出图像之间在小窗口范围内呈线性关系，公式为：式中，q
i
是输出图像像素值，(a
k
,b
k
)是小窗口内线性系数，I
i
是引导图像像素值，w
k
是引导滤波器的窗口。
[0016]优选地，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，系数(a
k
,b
k
)的计算公式分别为：
[0017][0018][0019]式中：μ
k
和是引导图像v在窗口w
k
中的均值和方差，是输入图像p
i
在窗口w
k
中的均值，|w|是窗口w
k
中的像素个数，ε是人为设定的参数，决定了引导滤波在窗口内对图像的滤波程度。
[0020]优选地，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，将噪声图像I
p
作为引导图像和输入图像，通过一维纵向窗口对图像进行平滑处理，将系数(a
k
,b
k
)的计算公式变为：
[0021][0022]b'
k
＝(1
‑
a'
k
)
·
μ
k
[0023]式中，μ
k
和是图像I
p
在窗口w
k
中的均值和方差。
[0024]优选地，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，将噪声图像I
p
作为引导图像和输入图像进行引导滤波，输出图像为竖直方向下平滑后的图像I
u
，利用I
p
、I
u
相减得到含有非均匀噪声以及部分的图像高频纹理的图像I
n
，I
n
＝I
p
‑
I
u
，将I
u
作为引导图像，I
n
作为输入图片，进行引导滤波，得到输出图像I
s
，利用I
p
和I
s
相减，得到引导滤波去噪后的图像I
q
，I
q
＝I
p
‑
I
s
。
[0025]优选地，所述利用基于引导滤波的线性拟合模型，计算线性矫正系数的步骤中，所述线性矫正系数a(i)、b(i)，计算公式为：
[0026][0027][0028]式中：W是引导滤波去噪处理后的线列周扫图像的图像宽，I
q
(i,j)是经过引导滤波去噪处理后的去噪图像，I
p
(i,j)是I
q
(i,j)对应的含有条纹噪声未经处理的原始红外线列周扫图像。
[0029]优选地，所述利用得到的线性矫正系数，对整帧红外线列周扫图像进行非均匀性矫正的步骤中，根据得到的线性矫正系数a(i)、b(i)对整帧红外线列周扫图像进行非均匀性矫正的公式为：
[0030][0031]式中：a(i)、b(i)是图像第i行的矫正系数，是含有噪声未经处理的单帧周扫图像，是最终经过线性模型矫正后的图像。
[0032]进一步地，本专利技术还提供一种红外线列探测器非均匀性矫正装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如上所述的红外线列探测器非均匀性矫正方法。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0034]1、本专利技术实时性高，仅利用部分线列图像计算矫正系数就完成了整帧线列周扫图像的非均匀性矫正，很好地满足了通常一帧列数上万的周扫线列高分辨图像对实时性的需求。
[0035]2、本专利技术去噪效果好，设计的线性矫正模型符合线列周扫图像每一行成像与固定探测单元对应的结构特性。
[0036]3、本专利技术鲁棒性强，本专利技术的方法是基于单帧的图像去噪算法，不用考虑多帧去噪算法中相机抖动、场景热辐射变化对去噪效果的影响。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外线列探测器非均匀性矫正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：从原始红外线列周扫图像中截取部分红外线列周扫图像；利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪；利用基于引导滤波的线性拟合模型，计算线性矫正系数；利用得到的线性矫正系数，对整帧红外线列周扫图像进行非均匀性矫正。2.根据权利要求1所述的红外线列探测器非均匀性矫正方法，其特征在于，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，所述引导滤波的引导图像与输出图像之间在小窗口范围内呈线性关系，公式为：式中，q
i
是输出图像像素值，(a
k
,b
k
)是小窗口内线性系数，I
i
是引导图像像素值，w
k
是引导滤波器的窗口。3.根据权利要求2所述的红外线列探测器非均匀性矫正方法，其特征在于，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，系数(a
k
,b
k
)的计算公式分别为：为：式中：μ
k
和是引导图像v在窗口w
k
中的均值和方差，是输入图像p
i
在窗口w
k
中的均值，|w|是窗口w
k
中的像素个数，ε是人为设定的参数，决定了引导滤波在窗口内对图像的滤波程度。4.根据权利要求3所述的红外线列探测器非均匀性矫正方法，其特征在于，所述利用引导滤波模型对选取的红外线列周扫图像进行去噪的步骤中，将噪声图像I
p
作为引导图像和输入图像，通过一维纵向窗口对图像进行平滑处理，将系数(a
k
,b
k
)的计算公式变为：b'
k
＝(1
‑
a'
k
)
·
μ
k
式中，μ
k
和是图像I
p
在窗口w
k
中的均值和方差。5.根据权利要求4所述的红外线列探测器非均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博翰，
申请(专利权)人：上海济物光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：