基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置及其方法。標定模塊存儲不同探測器殼體溫度的鍋蓋圖像到FLASH中，系統工作時，參數調用模塊將FLASH中的鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K調入SDRAM中，SDRAM讀取模塊讀出非均勻性校正參數K，同時根據實時輸入的探測器殼體溫度T讀取SDRAM中包含T的兩幀鍋蓋圖像；線性插值模塊根據探測器殼體溫度T和鍋蓋圖像線性插值出溫度T對應的實時鍋蓋圖像，并輸入到非均勻性校正模塊，非均勻性校正模塊對緩存后的圖像數據進行非均勻性校正后輸出。本發明拓寬了系統的工作溫度范圍，減小了溫度變化對圖像質量的影響，系統穩定性強、噪聲小、功耗低。
【專利說明】
基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置及其方法
技術領域
[0001] 本發明屬于紅外圖像處理技術領域，特別是一種基于定標的無擋片的非均勻性校 正裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 原始的紅外圖像普遍存在非均勻性大、對比度低、分辨率差等特點，大大降低了紅 外成像系統在實際應用中成像的質量。非均勻性指的是焦平面陣列在外界均勻光強照射 時，各單元的輸出不一致，在圖像上表現為空間噪聲或固定圖案噪聲。基于兩點的紅外圖像 非均勻性校正是一種基于定標的校正算法，兩點校正法是最早開展研究、最為成熟的算法 之一。應用兩點法校正有兩個前提條件，第一，探測器的響應在所關注的溫度范圍內是線性 變化的，第二，探測器的響應具有時間的穩定性，并且其受隨機噪聲的影響較小，則非均勻 性引入固定模式的乘性和加性噪聲。
[0003] 基于定標非均勻校正通常需要事先獲得校正所需要的定標系數，然后在校正實現 過程中讀取這些數據作相應的處理，但不能自適應跟蹤探測元響應特性的漂移。當漂移很 大時，需要重新定標來更新校正系數，通常采用擋片校正來更新兩點參數。但擋片擋下的時 間內會出現幾秒鐘的盲視現象，在快速移動的工作場合，不利于觀察周圍的情況。綜上所 述，現有非均勻性校正存在以下問題：（1)因溫度變化容易引起圖像質量惡化；（2)因擋片的 使用造成盲視、系統穩定性差、噪聲大、功耗增加等問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種系統穩定性強、噪聲小、功耗低的基于定標的無擋片 的非均勻性校正裝置及其方法，以拓寬系統的使用溫度范圍，消除擋片使用過程中造成的 盲視現象。
[0005] 實現本發明目的的技術解決方案為:一種基于定標的無擋片的非均勻性的校正裝 置，包括：
[0006] 鍋蓋圖像獲取與存儲模塊，根據設置的高低溫箱溫度，分別獲取不同溫度的鍋蓋 圖像，并存儲到FLASH中；（鍋蓋圖像表示由于探測器靶面接收到探測器外殼的輻射，且距離 外殼近的靶面四周接收的輻射多，距離外殼遠的靶面中心接收的輻射少，繼而四周響應值 大，中心響應值小，產生的中間黑、四周白的圖像）；
[0007] 黑體標定模塊，分別設置黑體的溫度值為高溫TH和低溫TL，獲取高溫和低溫兩幀 圖像；
[0008] 非均勻性參數K計算模塊，根據鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到的各個探測器殼體 溫度的鍋蓋圖像計算出黑體標定時探測器殼體的鍋蓋圖像，然后再根據黑體標定時的探測 器響應以及相應的鍋蓋圖像計算出非均勻性校正參數K，寫入FLASH中；
[0009] FLASH，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像以及非均勻性校正參數K;
[0010] SDRAM，系統工作過程中，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像以及非均勻性校正 參數κ;
[0011]參數調用模塊，在系統上電時，把FLAS腫的數據調到SDRAM中；
[0012] SDRAM讀取模塊，讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K，同時根據外界輸入的實時的 探測器殼體溫度T讀取相應溫度段內的鍋蓋圖像；
[0013] FIFO緩存模塊1，緩存探測器輸出的原始圖像數據D;
[0014] FIFO緩存模塊2，緩存從SDRAM讀出的鍋蓋圖像；
[0015] FIFO緩存模塊3，緩存從SDRAM讀出的非均勻性校正參數K;
[0016]讀FIFO控制模塊，根據探測器輸出的原始圖像數據和幀信號，產生FIFO的讀信號， 讀出經過FIFO緩存后的圖像數據D1、鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K;
[0017] 線性插值模塊，根據實時輸入的探測器殼體溫度T，采用讀出的鍋蓋圖像線性插值 計算出當前溫度T對應的鍋蓋；
[0018] 非均勻性校正模塊，對圖像數據Dl進行非均勻性校正并輸出；
[0019] 上述FLASH分別和鍋蓋圖像獲取與儲存模塊、非均勻性參數K計算模塊、黑體標定 模塊、SDRAM、參數調用模塊連接，SDRAM讀取模塊與SDRAM連接，SDRAM分別與FLASH、SDRAM讀 取模塊、FIFO緩存模塊2和FIFO緩存模塊3連接，讀FIFO控制模塊與FIFO緩存模塊1、FIF0緩 存模塊2、FIFO緩存模塊3連接，線性插值模塊與FIFO緩存模塊2連接，非均勻性校正模塊與 FIFO緩存模塊1、線性插值模塊、FIFO緩存模塊3連接。
[0020] 一種如上所述基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置的校正方法，步驟如下：
[0021] 步驟1，將探測器靶面對著均勻的背景，待系統在溫度為To~Tn的環境中工作穩定 后，鍋蓋圖像獲取與存儲模塊分別存儲各溫度下的探測器輸出V?~V cn，即鍋蓋圖像存入到 FLASH中，同時記錄探測器殼體的溫度Tbo~Tbn;
[0022] 步驟2,在常溫下，將探測器靶面對著均勻黑體，設置黑體的溫度分別為高溫TH和 低溫TL，待系統工作穩定后，黑體標定模塊分別存儲下兩個溫度的探測器輸出高溫VH和低 溫VL，并記錄此時的探測器殼體溫度Tblac^H和Tblack_L ;
[0023]步驟3,非均勻性參數K計算模塊根據黑體標定模塊的探測器殼體溫度Tblackji和 Tblack_L，以及鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到各個探測器殼體溫度Tbo~Tbn對應的鍋蓋圖像 Vgo~VGn，計算出非均勻性校正參數K;
[0024]步驟4,根據非均勻性校正參數K對圖像數據進行非均勻校正并輸出。
[0025]進一步地，步驟3所述計算非均勻性校正參數K，具體步驟為：
[0026] (3.1)利用線性插值計算黑體高溫TH和低溫TL對應探測器殼體溫度TbiEkj^P Tblack_L的鍋蓋圖像VblackJ和Vblack_L，具體公式為：
[0027]
[0028]
[0029] 其中，1^、1'的+1)、1^、1^」+1)分別表示在環境溫度1^、1'(1 + 1)、1']_、1'(]_+1)中系統工 作穩定后的探測器殼體溫度，〇 < i，i+1，j，j+1 < n，n為正整數，VGi、VG(i+i)、VGj分別表不在環 境溫度!1、1'(1+1)、1\]_、1'(」+1)下系統工作穩定后的鍋蓋圖像；
[0030] (3.2)計算探測器的非均勻性校正參數K，公式為：
[0031]
[0032] 其中，rawWiKi/i表示對著黑體的響應高溫VH減去探測器殼體溫度Tbi ackji對應的鍋 蓋圖像后的一幀圖像的平均值，^^7表示對著黑體的響應低溫VL減去探測器殼體溫度 Tbiack_L對應的鍋蓋圖像后的一幀圖像的平均值，VHm-Vbi ack Jta和VLm-Vbiack_u分別表示黑體溫 度為高溫TH和低溫TL時，一幀MXN的圖像中第m個像素探測器的響應減去對應探測器殼體 溫度下鍋蓋的值，M表示行數，N表示列數，K m表示第m個像素的非均勻性校正參數。
[0033]進一步地，步驟4所述根據非均勻性校正參數K對圖像數據進行非均勻校正并輸 出，具體如下：
[0034] (4.1)參數調用模塊將FLASH中存儲的鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K讀取并存儲 到SDRAM中；
[0035] (4.2) SDRAM讀取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T，讀取SDRAM中對應的探測 器殼體溫度為Tbq、Tb(q+1)的鍋蓋圖像，并讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K;
[0036] (4.3)FIF0緩存模塊1緩存探測器輸出的原始圖像數據，FIFO緩存模塊2緩存SDRAM 讀取模塊從SDRAM中讀取的鍋蓋圖像，FIFO緩存模塊3緩存SDRAM讀取模塊從SDRAM中讀取的 非均勻性校正參數K;
[0037] (4.4)讀FIFO控制模塊產生FIFO的讀信號，分別讀出FIFO緩存模塊1、FIF0緩存模 塊2、FIF0緩存模塊3中的數據；
[0038] (4.5)線性插值模塊根據FIFO緩存模塊2中讀出的鍋蓋圖像，利用線性插值計算出 實時的探測器殼體溫度T的鍋蓋圖像；
[0039] (4.6)非均勻性校正模塊利用線性插值模塊計算出的實時鍋蓋圖像和FIFO緩存模 塊3中的非均勻性校正參數K對FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據進行非均勻校正后輸出。
[0040] 進一步地，步驟(4.2)中所述DRAM讀取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T，讀 取SDRAM中對應的探測器殼體溫度為T bq、Tb(q+1)的鍋蓋圖像，Tbq、Tb(q+1)滿足下式：
[0041] Tbq<T<Tb(q+i)
[0042] 0 < q,q+l < η
[0043] 其中，η為正整數。
[0044] 進一步地，步驟(4.4)中所述讀FIFO控制模塊產生FIFO的讀信號，分別讀出FIFO緩 存模塊1、FIF0緩存模塊2、FIF0緩存模塊3中的數據，其中讀FIFO控制模塊將FIFO緩存模塊1 中的圖像數據、線性插值模塊計算得到的鍋蓋圖像數據以及FIFO緩存模塊3中的非均勻性 校正參數K對齊。
[0045] 進一步地，步驟(4.5)中所述線性插值模塊根據FIFO緩存模塊2中讀出的鍋蓋圖 像，利用線性插值計算出實時的探測器殼體溫度T的鍋蓋圖像，具體計算方式為：
[0046]
[0047] 其中，Vct表示探測器殼體溫度為T的鍋蓋圖像，Vc(q+1)、VCq分別表示探測器殼體溫 度為T b(q+1)、Tbq的鍋蓋圖像。
[0048]進一步地，步驟(4.6)中所述非均勻性校正模塊利用線性插值模塊計算出的實時 鍋蓋圖像和FIFO緩存模塊3中的非均勻性校正參數K對FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據進行 非均勻校正，具體校正方式為：
[0049] Dout=KX (D1-Vgt)+C
[0050] 其中，Dciut表示非均勻性校正后的輸出圖像，Dl為FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據， C表示常量。
[0051] 本發明與現有技術相比，其顯著優點為：（1)考慮了各個溫度范圍內的鍋蓋圖像， 拓寬了使用的溫度范圍；（2)采用無擋片技術，實時減去鍋蓋圖像，解決了因溫度變化引起 的圖像質量惡化問題；（3)避免使用擋片進行非均勻性校正，解決了因擋片使用過程中出現 的盲視現象。
【附圖說明】
[0052]圖1是本發明基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置的結構圖。
[0053]圖2是探測器原始輸出圖像與本發明處理后的效果對比圖，其中（a)為探測器對著 均勻背景輸出的含鍋蓋的非均勻圖，（b)為對著均勻背景經過本發明處理后的圖，（C)為對 著室外場景經過本發明處理后的圖。
【具體實施方式】
[0054]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0055]非均勻性校正是焦平面陣列在外界均勻光強照射時，將不一致的各單元輸出校正 到同一個值，使得輸出圖像均勻低噪聲。基于兩點的紅外圖像非均勻性校正是一種基于定 標的校正算法，通常需要事先獲得校正所需要的定標系數，然后在校正實現過程中讀取這 些數據作相應的處理。
[0056]結合圖1，本發明基于定標的無擋片的非均勻性的校正裝置，包括：
[0057]鍋蓋圖像獲取與存儲模塊，根據設置的高低溫箱溫度，分別獲取不同溫度的鍋蓋 圖像，并存儲到FLASH中（鍋蓋圖像表示由于探測器靶面接收到探測器外殼的輻射，且距離 外殼近的靶面四周接收的輻射多，距離外殼遠的靶面中心接收的輻射少，繼而四周響應值 大，中心響應值小，產生的中間黑、四周白的圖像）；
[0058] 黑體標定模塊，分別設置黑體的溫度值為高溫TH和低溫TL，獲取高溫和低溫兩幀 圖像；
[0059] 非均勻性參數K計算模塊，根據鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到的各個探測器殼體 溫度的鍋蓋圖像計算出黑體標定時探測器殼體的鍋蓋圖像，然后再根據黑體標定時的探測 器響應以及相應的鍋蓋圖像計算出非均勻性校正參數K，寫入FLASH中；
[0060] FLASH，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像以及非均勻性校正參數K;
[0061] SDRAM，系統工作過程中，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像以及非均勻性校正 參數K;
[0062]參數調用模塊，在系統上電時，把FLASH中的數據調到SDRAM中；
[0063] SDRAM讀取模塊，讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K，同時根據外界輸入的實時的 探測器殼體溫度T讀取相應溫度段內的鍋蓋圖像；
[0064] FIFO緩存模塊1，緩存探測器輸出的原始圖像數據D;
[0065] FIFO緩存模塊2，緩存從SDRAM讀出的鍋蓋圖像；
[0066] FIFO緩存模塊3,緩存從SDRAM讀出的非均勻性校正參數K;
[0067] 讀FIFO控制模塊，根據探測器輸出的原始圖像數據和幀信號，產生FIFO的讀信號， 讀出經過FIFO緩存后的圖像數據D1、鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K;
[0068] 線性插值模塊，根據實時輸入的探測器殼體溫度T，采用讀出的鍋蓋圖像線性插值 計算出當前溫度T對應的鍋蓋；
[0069]非均勻性校正模塊，對圖像數據Dl進行非均勻性校正并輸出；
[0070] 上述FLASH分別和鍋蓋圖像獲取與儲存模塊、非均勻性參數K計算模塊、黑體標定 模塊、SDRAM、參數調用模塊連接，SDRAM讀取模塊與SDRAM連接，SDRAM分別與FLASH、SDRAM讀 取模塊、FIFO緩存模塊2和FIFO緩存模塊3連接，讀FIFO控制模塊與FIFO緩存模塊1、FIF0緩 存模塊2、FIFO緩存模塊3連接，線性插值模塊與FIFO緩存模塊2連接，非均勻性校正模塊與 FIFO緩存模塊1、線性插值模塊、FIFO緩存模塊3連接。
[0071] 標定時，鍋蓋圖像獲取與存儲模塊首先獲取系統在不同環境溫度To~Tn下工作穩 定后的鍋蓋圖像并存入FLASH中，黑體標定模塊存儲黑體溫度為TH和TL的探測器響應，然后 非均勻性參數K計算模塊根據黑體標定模塊以及鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到的圖像計算 出非均勻性校正參數K，并存入FLASH中。系統工作時，參數調用模塊將FLASH中的鍋蓋圖像 和非均勻性校正參數K調入SDRAM中，原始圖像數據經過FIFO緩存模塊1進行緩存；SDRAM讀 取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T讀取SDRAM中包含T的兩幀鍋蓋圖像，送入FIFO緩 存模塊2進行緩存，同時讀出非均勻性校正參數K，送入FIFO緩存模塊3進行緩存;讀FIFO控 制模塊產生FIFO讀信號，讀出在FIFO中緩存的圖像數據、鍋蓋圖像、非均勻性校正參數;線 性插值模塊根據探測器殼體溫度T和FIFO緩存模塊2中的鍋蓋圖像線性插值出溫度對應的 實時鍋蓋圖像，并輸入到非均勻性校正模塊;非均勻性校正模塊對緩存后的圖像數據用非 均勻性校正參數、實時鍋蓋圖像進行非均勻性校正后輸出。
[0072]本發明如所述基于定標的無擋片的非均勻性的校正裝置的校正方法，步驟如下：
[0073] 步驟1，將探測器靶面對著均勻的背景，待系統在溫度為To~Tn的環境中工作穩定 后，鍋蓋圖像獲取與存儲模塊分別存儲各溫度下的探測器輸出V?~V cn，即鍋蓋圖像存入到 FLASH中，同時記錄探測器殼體的溫度Tbo~Tbn。
[0074] 步驟2,在常溫下，將探測器靶面對著均勻黑體，設置黑體的溫度分別為高溫TH和 低溫TL，待系統工作穩定后，黑體標定模塊分別存儲下兩個溫度的探測器輸出高溫VH和低 溫VL，并記錄此時的探測器殼體溫度Tbl ac^H和Tblack_L。
[0075] 步驟3,非均勻性參數K計算模塊根據黑體標定模塊的探測器殼體溫度Tblac^H和 Tblack_L，以及鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到各個探測器殼體溫度Tbo~Tbn對應的鍋蓋圖像 Vgo~VGn，計算出非均勻性校正參數K;所述計算非均勻性校正參數K，具體步驟為：
[0076] (3.1)利用線性插值計算黑體高溫TH和低溫TL對應探測器殼體溫度Tblac^H和 Tblack_L的鍋蓋圖像VblackJ和Vblack_L，具體公式為：
[0079] 其中，1^、1'的+1)、1^、1^」+1)分別表示在環境溫度1^、1'(1 + 1)、1']_、1'(]_+1)中系統工
[0077]
[0078] 作穩定后的探測器殼體溫度，O < i，i+1，j，j+1 < n，n為正整數，VGi、VG(i+i)、VGj分別表不在環 境溫度!1、1'(1+1)、1\]_、1'(」+1)下系統工作穩定后的鍋蓋圖像；
[0080] (3.2)計算探測器的非均勻性校正參數K，公式為：
[0081]
[0082] 其中，表示對著黑體的響應高溫VH減去探測器殼體溫度Tbiackji對應的鍋 蓋圖像后的一幀圖像的平均值，W·-表示對著黑體的響應低溫VL減去探測器殼體溫度 Tbiack_L對應的鍋蓋圖像后的一幀圖像的平均值，VHm-Vbi ack Jta和VLm-Vbiack_u分別表示黑體溫 度為高溫TH和低溫TL時，一幀MXN的圖像中第m個像素探測器的響應減去對應探測器殼體 溫度下鍋蓋的值，M表示行數，N表示列數，K m表示第m個像素的非均勻性校正參數。
[0083]步驟4,根據非均勻性校正參數K對圖像數據進行非均勻校正并輸出，具體如下： [0084] (4.1)參數調用模塊將FLASH中存儲的鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K讀取并存儲 到SDRAM中；
[0085] (4.2) SDRAM讀取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T，讀取SDRAM中對應的探測 器殼體溫度為Tbq、Tb(q+1)的鍋蓋圖像，并讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K;T bq、Tb(q+1)滿足 下式：
[0086] Tbq<T<Tb(q+i)
[0087] 0 < q,q+l < η
[0088] 其中，η為正整數。
[0089] (4.3)FIF0緩存模塊1緩存探測器輸出的原始圖像數據，FIFO緩存模塊2緩存SDRAM 讀取模塊從SDRAM中讀取的鍋蓋圖像，FIFO緩存模塊3緩存SDRAM讀取模塊從SDRAM中讀取的 非均勻性校正參數K;
[0090] (4.4)讀FIFO控制模塊產生FIFO的讀信號，分別讀出FIFO緩存模塊1、FIF0緩存模 塊2、FIF0緩存模塊3中的數據;其中讀FIFO控制模塊將FIFO緩存模塊1中的圖像數據、線性 插值模塊計算得到的鍋蓋圖像數據以及FIFO緩存模塊3中的非均勻性校正參數K對齊。
[0091] (4.5)線性插值模塊根據FIFO緩存模塊2中讀出的鍋蓋圖像，利用線性插值計算出 實時的探測器殼體溫度T的鍋蓋圖像，具體計算方式為：
[0092]
[0093] 其中，Vgt表示探測器殼體溫度為T的鍋蓋圖像，VG(q+1)、VGq分別表示探測器殼體溫 度為Tb(q+1)、Tbq的鍋蓋圖像。
[0094] (4.6)非均勻性校正模塊利用線性插值模塊計算出的實時鍋蓋圖像和FIFO緩存模 塊3中的非均勻性校正參數K對FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據進行非均勻校正后輸出，具 體校正方忒為，
[0095]
[0096]其中，Dciut表示非均勻性校正后的輸出圖像，Dl為FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據， C表示常量，用于調整輸出為正數，通常取模數轉換器數字輸出范圍的中間值。
[0097] 實施例1
[0098] 采用探測器型號為GWIR 02 02 X1A，分辨率為384X288，AD位寬為14的輸入圖像， 鍋蓋圖像標定的環境溫度為-20°C~50°C，每5°C標1幀，黑體溫度為-20°C和50°C，將探測器 的原始輸出圖像輸入無擋片的非均勻性校正模塊對圖像進行處理。結合圖2,其中圖2(a)探 測器對著均與背景，輸出的含鍋蓋的非均勻圖像，圖中存在大量豎條紋，中心區域出現發黑 的鍋蓋，圖2(b)表示經過本發明處理后，探測器對著均勻背景，圖像較為均勻，沒有豎條紋 和鍋蓋，圖2(c)表示經過本發明處理后看室外場景的圖像，細節清晰可辨，質量較好。
【主權項】
1. 一種基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置，其特征在于，包括： 鍋蓋圖像獲取與存儲模塊，根據設置的高低溫箱溫度，分別獲取不同溫度的鍋蓋圖像， 并存儲到FLASH中； 黑體標定模塊，分別設置黑體的溫度值為高溫TH和低溫化，獲取高溫和低溫兩帖圖像； 非均勻性參數K計算模塊，根據鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到的各個探測器殼體溫度 的鍋蓋圖像計算出黑體標定時探測器殼體的鍋蓋圖像，然后再根據黑體標定時的探測器響 應W及相應的鍋蓋圖像計算出非均勻性校正參數K，寫入FLA甜中； FLA甜，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像W及非均勻性校正參數K; SDRAM，系統工作過程中，存儲探測器殼體不同溫度的鍋蓋圖像W及非均勻性校正參數 K; 參數調用模塊，在系統上電時，把FLASH中的數據調到SDRAM中； SDRAM讀取模塊，讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K，同時根據外界輸入的實時的探測 器殼體溫度T讀取相應溫度段內的鍋蓋圖像； FIFO緩存模塊1，緩存探測器輸出的原始圖像數據D; FIFO緩存模塊2，緩存從SDRAM讀出的鍋蓋圖像； FIFO緩存模塊3，緩存從SDRAM讀出的非均勻性校正參數K; 讀FIFO控制模塊，根據探測器輸出的原始圖像數據和帖信號，產生FIFO的讀信號，讀出 經過FIFO緩存后的圖像數據D1、鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K; 線性插值模塊，根據實時輸入的探測器殼體溫度T，采用讀出的鍋蓋圖像線性插值計算 出當前溫度T對應的鍋蓋； 非均勻性校正模塊，對圖像數據D1進行非均勻性校正并輸出； 上述FLASH分別和鍋蓋圖像獲取與儲存模塊、非均勻性參數K計算模塊、黑體標定模塊、 SDRAM、參數調用模塊連接，SDRAM讀取模塊與SDRAM連接，SDRAM分別與FLA細、SDRAM讀取模 塊、FIFO緩存模塊2和FIFO緩存模塊3連接，讀FIFO控制模塊與FIFO緩存模塊1、FIF0緩存模 塊2、FIF0緩存模塊3連接，線性插值模塊與FIFO緩存模塊2連接，非均勻性校正模塊與FIFO 緩存模塊1、線性插值模塊、FIFO緩存模塊3連接。2. -種如權利要求1所述基于定標的無擋片的非均勻性校正裝置的校正方法，其特征 在于:步驟如下： 步驟1，將探測器祀面對著均勻的背景，待系統在溫度為To~Τη的環境中工作穩定后，鍋 蓋圖像獲取與存儲模塊分別存儲各溫度下的探測器輸出Vgo~VGn，即鍋蓋圖像存入到FLASH 中，同時記錄探測器殼體的溫度TbO~Tbn; 步驟2,在常溫下，將探測器祀面對著均勻黑體，設置黑體的溫度分別為高溫ΤΗ和低溫 TL，待系統工作穩定后，黑體標定模塊分別存儲下兩個溫度的探測器輸出高溫VH和低溫化， 并記錄此時的探測器殼體溫度Tblack_^PTblack_L; 步驟3，非均勻性參數K計算模塊根據黑體標定模塊的探測器殼體溫度Tblack_^PTblack_L， W及鍋蓋圖像獲取與存儲模塊得到各個探測器殼體溫度TbO~Tbn對應的鍋蓋圖像VgO~VGn， 計算出非均勻性校正參數K; 步驟4,根據非均勻性校正參數K對圖像數據進行非均勻校正并輸出。3. 根據權利要求2所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟3 所述計算非均勻性校正參數κ，具體步驟為： (3.1) 利用線性插值計算黑體高溫ΤΗ和低溫化對應探測器殼體溫度孔13。1<_林日孔13。1<_1的 鍋蓋圖像化lack_H和化lack_L，具體公式為：其中，山、打山1)、叫、打化1)分別表示在環境溫度11、了。+ 1)、。'、1'(^' + 1)中系統工作穩定 后的探測器殼體溫度，0含i，i+1，j，j+1含n，n為正整數，VGi、VG(i+i)、VGj分別表示在環境溫度 Ti、Τ( i+1)、Τj、Τ( j+1)下系統工作穩定后的鍋蓋圖像； (3.2) 計算探測器的非均勻性校正參數K，公式為：其中，W-i'ww. Η表示對著黑體的響應高溫VH減去探巧職殼體溫度Tblack_H對應的鍋蓋圖 像后的一帖圖像的平均值，化-巧表示對著黑體的響應低溫化減去探測器殼體溫度 Tblack_L對應的鍋蓋圖像后的一帖圖像的平均值，VHm-化lack_血和VLm-Vblack_Lm分別表示黑體溫 度為高溫TH和低溫化時，一帖MXN的圖像中第m個像素探測器的響應減去對應探測器殼體 溫度下鍋蓋的值，Μ表示行數，N表示列數，Km表示第m個像素的非均勻性校正參數。4. 根據權利要求2所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟4 所述根據非均勻性校正參數K對圖像數據進行非均勻校正并輸出，具體如下： (4.1) 參數調用模塊將化A細中存儲的鍋蓋圖像和非均勻性校正參數K讀取并存儲到 SDRAM 中； (4.2) SDRAM讀取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T，讀取SDRAM中對應的探測器殼 體溫度為Tbq、Tb(q+i)的鍋蓋圖像，并讀取SDRAM中的非均勻性校正參數K; (4.3 )FIFO緩存模塊1緩存探測器輸出的原始圖像數據，FIK)緩存模塊2緩存SDRAM讀取 模塊從SDRAM中讀取的鍋蓋圖像，FIK)緩存模塊3緩存SDRAM讀取模塊從SDRAM中讀取的非均 勻性校正參數K; (4.4) 讀FIFO控制模塊產生FIFO的讀信號，分別讀出FIFO緩存模塊1、FIF0緩存模塊2、 FIFO緩存模塊3中的數據； (4.5) 線性插值模塊根據FIFO緩存模塊2中讀出的鍋蓋圖像，利用線性插值計算出實時 的探測器殼體溫度T的鍋蓋圖像； (4.6) 非均勻性校正模塊利用線性插值模塊計算出的實時鍋蓋圖像和FIFO緩存模塊3 中的非均勻性校正參數K對FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據進行非均勻校正后輸出。5. 根據權利要求4所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟 (4.2)中所述DRAM讀取模塊根據實時輸入的探測器殼體溫度T，讀取SDRAM中對應的探測器 殼體溫度為Tbq、Tb (qU)的鍋蓋圖像，Tbq、Tb(qU)滿足下式： Tbq ^ Τ*\Tb(q+l) 0. q，q+l < η 其中，η為正整數。6. 根據權利要求4所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟 (4.4) 中所述讀FIFO控制模塊產生FIFO的讀信號，分別讀出FIFO緩存模塊1、FIFO緩存模塊 2、FIF0緩存模塊3中的數據，其中讀FIFO控制模塊將FIFO緩存模塊1中的圖像數據、線性插 值模塊計算得到的鍋蓋圖像數據W及FIFO緩存模塊3中的非均勻性校正參數K對齊。7. 根據權利要求4所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟 (4.5) 中所述線性插值模塊根據FIFO緩存模塊2中讀出的鍋蓋圖像，利用線性插值計算出實 時的探測器殼體溫度T的鍋蓋圖像，具體計算方式為：其中，Vgt表示探測器殼體溫度為T的鍋蓋圖像，VG(q+i)、VGq分別表示探測器殼體溫度為 Tb(q+1)、Tbq的鍋蓋圖像。8. 根據權利要求4所述的基于定標的無擋片的非均勻性校正方法，其特征在于：步驟 (4.6) 中所述非均勻性校正模塊利用線性插值模塊計算出的實時鍋蓋圖像和FIFO緩存模塊 3中的非均勻性校正參數K對FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據進行非均勻校正，具體校正方 式為： D〇ut = KX (D1~Vgt)+C 其中，Dcut表示非均勻性校正后的輸出圖像，D1為FIFO緩存模塊1輸出的圖像數據，C表 示常量。
【文檔編號】G01J5/00GK105841821SQ201610405813
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】隋修寶, 黃熙燕, 宋祥偉, 劉程威, 劉源, 陳錢, 顧國華, 于雪蓮, 錢惟賢, 何偉基
【申請人】南京理工大學