【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术包括使用以前在实验室获取的图像来估计无快门非冷却相机的2d传感器的每个像素的暗电流样式的方法。
技术介绍
1、暗电流是指即使在没有光子进入光敏设备(如光电倍增管、光电二极管或电荷耦合设备)时，流经该设备的相对小的电流。它由在没有外部辐射进入探测器时探测器生成的电荷组成。从物理上讲，暗电流是由于在设备的耗尽区内电子和空穴的随机生成。
2、一些2-d成像传感器，如基于ingaas(砷化镓铟)或微测辐射热计的传感器，具有较高的暗电流速率，该暗电流速率在不同像素间变化，这意味着需要通过减去适当的暗电流样式来修正每一幅获得的图像。
3、暗电流样式在很大程度上与传感器的温度和所选的曝光时间相关。在一些应用中，这些变量无法固定，因此典型的解决方案是在临拍摄感兴趣的图像(快门打开)之前拍摄暗参考图像(快门关闭)。如果温度保持不变，若干感兴趣的图像可以使用同一暗参考图像。
4、然而，存在无法拍摄适当的暗参考帧的应用。一个示例是在没有温度控制的情况下的视频获得(快门始终保持打开)。另一个示例是没有温度控制和机械快门的情况下的单个图像获得。
5、文献中也有可用的试图估计暗电流的方法，但这些方法不被认为是非常稳健的和通用的，因为它们试图用公式来拟合实验室中测量的数据，而该公式应该是暗电流与温度之间相关性的模型。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是一种无快门非冷却相机的2d传感器的暗电流样式的估计方法，该方法基于以前在实验室中获取的信息，对每幅感兴
2、为此，首先将2d传感器的每个像素独立地表征为曝光时间和温度的函数，然后定义基于回归和内插的伪经验模型，并着眼于在嵌入式设备上的有效实施。
3、在使用较高的暗电流速率的传感器(如ingaas(砷化镓铟))的应用中，在温度不能被控制(如功率预算紧张)以及没有机械快门的情况下，所提议的方法是有用的。
4、要详细了解该方法，第一步包括将2d传感器的每个像素独立地表征为fpa(焦平面阵列)温度和曝光时间(texp)的函数。这样做的目的是能够估计出任何温度和曝光时间组合下的暗电流样式，而不需要进一步实施现场测量。
5、暗电流样式可分为两部分：速率(adu/s)和偏移量(adu)，adu是模数转换单位的缩写。偏移量是texp＝0时的暗电流样式，速率则是与texp的线性相关性的模型。作为非均匀样式，需要为每个像素分配不同的暗电流速率和偏移量。此外，这种样式与温度有很强(指数)的相关性。
6、目前，大多数传感器的暗电流样式在较宽的texp值范围内都是高度线性的。因此，可能的是对暗电流样式实施线性拟合，将其线性拟合为texp的函数：
7、pattern(t，x，y)＝rate(t，x，y)·texp+offset(t，x，y) (1)
8、其中t是fpa温度(k)，并且(x，y)是像素坐标。
9、对一组fpa温度实施该拟合能够学习暗电流样式和偏移量与温度的相关性。
10、理想地，表征每个像素的第一步骤包括子步骤：
11、-设定新的温度，
12、-等待温度稳定，
13、-获得各个texp的平均图像，以及
14、-重复，从而在整个感兴趣的温度范围内取得样本。
15、必须获得平均图像而不是单幅图像，从而减少时间噪声的影响(即，获得navg图像，然后通过平均每个像素坐标将其合并为单个图像)。时间噪声的来源是读出噪声和暗噪声。后者随温度的升高而急剧增加。
16、遗憾的是，上述子步骤在实践中需要花费大量时间。另外地，该方法的第一步骤包括简化的子步骤集合：
17、-开始缓慢的温度斜坡，其方式为如果连续获得两幅平均图像，则它们具有大致相同的温度(斜坡越慢，方法将越精确)，
18、-在至少两个texp处，交替地并且连续地获得平均图像(注意，如果温度在连续采样之间保持大致恒定，则平均越多的样本，准确度将越高)。
19、优选地，为了选择至少两个参考texp值，标准是：
20、-确保texp值在研究中的传感器的线性区域内(例如，线性偏差小于1％的区域)(注意，许多传感器的texp＝0都不在线性区域内)，
21、-选择相对较短的texp值，以最小化在对应同一温度的样本的获得期间的温度变化(实际限制取决于所研究的传感器和所选择的平均图像样本数)，以及
22、-不要将两个texp值取得太接近，因为如果所选配置的平均图像的snr(信噪比)较低，则将两个texp取得太接近会导致拟合效果差(在大多数情况下，2倍余量就足够了，但为了获得更高的准确度，用10倍余量对该方法进行了检验)。
23、该方法的第二步骤是基于回归和内插来定义伪经验模型。提议的是不要试图拟合暗电流速率和偏移量与温度的关系，而是存储子集样本(例如，每“步”样本取一个样本)，然后通过样条(spline)内插法取得所期望的值，该样条内插法是一种形式的内插，其中内插体(interpolant)是被称为样条的特殊类型的分段多项式。即，样条内插不是一次性对所有数值拟合单个高次多项式，而是对数值的较小子集拟合低次多项式。
24、第二步骤包括子步骤：
25、-对每个像素得到的暗电流偏移量进行内插，
26、-对每个像素得到的暗电流速率进行内插，以及
27、-按照以下公式得到暗电流样式：
28、pattern(t，x，y)＝rate(t，x，y)·texp+offset(t，x，y)
29、其中，t为fpa温度(k)，(x，y)为像素坐标。
30、样条内插可以使用带有自然边界条件的线性、二次或三次(一阶、二阶和三阶)内插。
31、线性内插的误差显著地高于其他方法。三次法的实施和计算明显更复杂，但误差并没有显著降低。因此，对于嵌入式系统而言，二次法是优选的选项，因为它能获取良好的折衷效果。对于普通计算机而言，三次法可以是优选的。
32、与现有技术中的其他方法相比，本方法被认为更加稳健的和通用的，因为它不需要对暗电流与温度的相关性进行任何假设或手动调整。这意味着它更容易适用于其他传感器模型和技术。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于无快门非冷却相机的2D传感器的暗电流样式估计方法，包括所述2D传感器像素矩阵(x，y)，并且所述暗电流样式被分为速率和偏移量，其中所述方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中设置新温度和等待所述温度稳定的步骤遵循升温或降温斜坡。
3.根据权利要求1所述的方法，其中texp值在线性区域中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中texp值足够短，以最小化在对应每个温度的获得平均图像的所述步骤期间温度的变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中样条内插可以在线性内插、二次内插和三次内插之间选择。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于无快门非冷却相机的2d传感器的暗电流样式估计方法，包括所述2d传感器像素矩阵(x，y)，并且所述暗电流样式被分为速率和偏移量，其中所述方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中设置新温度和等待所述温度稳定的步骤遵循升温或降温斜坡。
3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·科洛德龙·康德，
申请(专利权)人：加纳利天体物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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