專利名稱：用于減小紅外成像照相機(jī)中固定圖案噪聲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，本發(fā)明的實(shí)施例涉及成像系統(tǒng)，比如紅外成像照相機(jī)。更具體地說，本發(fā)明的某些實(shí)施例針對的是用于在紅外成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)誤差的方法和系統(tǒng)。
本申請中的照相機(jī)(camera)也包括攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中公知的被稱為“熱輻射計(jì)”的紅外檢測器，利用熱輻射計(jì)材料的電阻隨著熱輻射計(jì)的溫度而改變這一原理進(jìn)行工作，而這一熱輻射計(jì)溫度則隨著吸收的入射紅外輻射而改變。可以利用這些特性，通過感測熱輻射計(jì)上電阻的改變來測量入射到它上面的紅外輻射。當(dāng)它被用作紅外檢測器時(shí)，熱輻射計(jì)通常與其支撐基片或環(huán)境處于熱隔離狀態(tài)，從而允許吸收的入射紅外輻射在熱輻射計(jì)材料上產(chǎn)生溫度改變，并且不太受基片溫度的影響。
現(xiàn)代微型熱輻射計(jì)的結(jié)構(gòu)由Honeywell公司提出。作為背景技術(shù)，某些現(xiàn)有技術(shù)的無冷卻檢測器和/或陣列，例如由Honeywell公司制造的那些，在第5,286,976、5,300,915和5,021,663號美國專利中進(jìn)行了描述，在這里將它們?nèi)恳胱鳛閰⒖肌＿@些檢測器包括具有兩級微型橋結(jié)構(gòu)的那些無冷卻微型熱輻射計(jì)檢測器較高級和較低級形成一個(gè)空腔，這個(gè)空腔使熱輻射計(jì)對特定波長范圍的輻射敏感；較高級形成包括熱傳感元件的“微型橋”；較低級包括讀出集成電路和用于形成所述空腔的反射材料；較高級微型橋由支柱支撐，這些支柱將較高級與較低級熱隔離，并且在其中并向集成電路傳遞電信息。
關(guān)于上述結(jié)構(gòu)的參考文獻(xiàn)清單可以在第5,420,419號美國專利中找到。上述專利描述了一種緊密排列的微型熱輻射計(jì)檢測器的二維陣列，通常將它制作在單片硅基片或集成電路上。一般情況下，這些微型熱輻射計(jì)檢測器都是通過一般稱為橋結(jié)構(gòu)的方式制作出來的，這種橋結(jié)構(gòu)包括與基片充分熱隔離的溫度敏感電阻元件。上述微型熱輻射計(jì)檢測器結(jié)構(gòu)通常被稱為“熱隔離微型熱輻射計(jì)”。例如，電阻元件可以包括吸收紅外輻射的氧化釩材料。構(gòu)建的橋結(jié)構(gòu)在每個(gè)微型熱輻射計(jì)檢測器的電阻元件和硅基片之間提供很好的熱隔離。一種示例性的微型熱輻射計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸可以在大約25微米乘25微米的數(shù)量級。
相反，在這里將直接制作在基片上，不具備橋結(jié)構(gòu)的微型熱輻射計(jì)檢測器稱為“熱短路微型熱輻射計(jì)”，因?yàn)榛?或封裝的溫度將直接對其產(chǎn)生影響。也可以將它看作“熱漏”像素，因?yàn)樗c基片短路。
在這里用“微型熱輻射計(jì)”來表示“熱隔離”和“熱短路”微型熱輻射計(jì)。如同這里所使用的一樣，“微型熱輻射計(jì)”是指傳感器呈現(xiàn)為電阻的任意結(jié)構(gòu)的熱輻射計(jì)，其中的電阻隨著照射在其上的被測輻射改變。
可以將微型熱輻射計(jì)檢測器陣列用于感測入射輻射(典型情況下是紅外的)的焦平面。陣列的每個(gè)微型熱輻射計(jì)檢測器吸收入射到其上的任何輻射，導(dǎo)致其溫度發(fā)生相應(yīng)變化，這種溫度變化又導(dǎo)致其電阻發(fā)生相應(yīng)變化。每個(gè)微型熱輻射計(jì)充當(dāng)一個(gè)像素，通過將每個(gè)微型熱輻射計(jì)的電阻變化轉(zhuǎn)換為能夠在監(jiān)視器上顯示或者存儲在計(jì)算機(jī)中的時(shí)間復(fù)用電信號，來產(chǎn)生入射紅外輻射的二維圖像或畫面表示。用來執(zhí)行這種轉(zhuǎn)換的電路通常叫做讀出集成電路(ROIC)，通常將它制作為硅基片上的集成電路。然后可以將微型熱輻射計(jì)陣列制作在ROIC的頂部。ROIC和微型熱輻射計(jì)陣列的結(jié)合通常叫做微型熱輻射計(jì)紅外焦平面陣列(FPA)。在紅外照相機(jī)中常常采用640乘480個(gè)檢測器的微型熱輻射計(jì)焦平面陣列。
單個(gè)微型熱輻射計(jì)對均勻入射的紅外輻射具有非均勻響應(yīng)，甚至熱輻射計(jì)被制造為微型熱輻射計(jì)FPA的一部分時(shí)也是這樣。這是由于制造過程中檢測器電特性和溫度特性的微小變化。必須校正微型熱輻射計(jì)響應(yīng)特性的這些不均勻性，以便產(chǎn)生具有適當(dāng)信噪比用于圖像處理和顯示的電信號。
將均勻電信號偏置源和入射紅外輻射施加到微型熱輻射計(jì)檢測器陣列的條件下，將發(fā)生檢測器響應(yīng)的差異。通常將它稱為空間不均勻性，其原因是微型熱輻射計(jì)檢測器的一些關(guān)鍵性能特性的變化。這是微型熱輻射計(jì)制作過程的自然結(jié)果。對空間不均勻性有貢獻(xiàn)的特性包括單個(gè)檢測器的紅外輻射吸收系數(shù)、電阻、電阻的溫度系數(shù)(TCR)、熱容量和熱傳導(dǎo)率。
響應(yīng)不均勻性的幅度可能充分地大于由于入射紅外輻射而產(chǎn)生的實(shí)際響應(yīng)的幅度。得到的ROIC輸出信號很難處理，因?yàn)樗笙到y(tǒng)接口電路具有很高的動態(tài)范圍。為了得到由入射紅外輻射電平支配的輸出信號，需要進(jìn)行處理來校正檢測器的不均勻性。
用于為微型熱輻射計(jì)陣列實(shí)現(xiàn)ROIC的方法使用了這樣一種體系結(jié)構(gòu)，其中通過對微型熱輻射計(jì)元件施加均勻的電信號源，例如電壓或電流源，以及電阻負(fù)載，來感測每個(gè)微型熱輻射計(jì)的電阻。從施加的電壓獲得的電流由放大器隨時(shí)間積分來產(chǎn)生與積分電流的值成正比的輸出電壓電平。然后將輸出電壓復(fù)用到信號采集系統(tǒng)。
微型熱輻射計(jì)焦平面陣列中的一個(gè)誤差來源是每個(gè)微型熱輻射計(jì)隨溫度變化的“響應(yīng)”的變化。這是因?yàn)槊總€(gè)微型熱輻射計(jì)都是一個(gè)溫敏電阻，這個(gè)溫敏電阻具有因?yàn)槲⑿蜔彷椛溆?jì)之間制造工藝的微小變化而改變的靈敏度。微型熱輻射計(jì)的溫度受到流過它們的偏置電流影響，因?yàn)橛捎谀芰康暮纳㈦娏鞅厝患訜嵛⑿蜔彷椛溆?jì)。熱量還通過焦平面陣列的基片傳輸?shù)轿⑿蜔彷椛溆?jì)。熱量還通過入射到微型熱輻射計(jì)上的紅外輻射傳輸?shù)轿⑿蜔彷椛溆?jì)。
紅外焦平面陣列(IRFPA)，比如微型熱輻射計(jì)陣列，典型情況下呈現(xiàn)出像素到像素之間響應(yīng)和偏移的變化。這些變化會對圖像中的叫做“固定圖案噪聲”的持久贗像有貢獻(xiàn)。通過以持久圖案或贗像來確定固定圖案噪聲的存在，這種持久圖案或贗像以可重復(fù)的、長期圖案存在于得到的圖像中。與暫時(shí)噪聲相反，固定圖案噪聲從一幀到另一幀長時(shí)期存在。因此，不能通過平均多幀數(shù)據(jù)來去除它。
能夠?qū)潭▓D案噪聲有貢獻(xiàn)的另一個(gè)因素是“雜散”紅外輻射(IR)的存在。雜散輻射包括入射到像素上但不是來自感興趣場景的任何IR輻射(即不是來自通過鏡頭聚焦在IRFPA上的IR能量的那些)。雜散IR輻射的潛在來源包括IRFPA的真空封裝、鏡筒、鏡頭本身(如果其發(fā)射率大于零)、照相機(jī)殼體和電路等。
出現(xiàn)在IR照相機(jī)中的固定圖案噪聲可能具有幾乎任意形狀或外觀。例如，一些傳感器呈現(xiàn)出看起來象是重疊在所需場景上的垂直條形圖案的固定圖案噪聲。其它的固定圖案噪聲具有更像格子一樣的外觀，看起來象是通過紗門觀看，也就是說，你可以看到場景，但是有象格子一樣的圖案重疊在上面。還有其它的傳感器在圖像的各個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)“點(diǎn)”、“斑”或“云”。與已經(jīng)從圖像中去除主要固定圖案噪聲的圖1C和1D相比較，圖1A和1B示出了在圖像上的固定圖案噪聲300的實(shí)例。
典型的IR照相機(jī)系統(tǒng)采用“兩點(diǎn)”增益和偏移校正來校正像素到像素的不均勻性，并且使固定圖案贗像最小。通過定期開啟作為照相機(jī)系統(tǒng)一部分的快門來“實(shí)時(shí)”獲得偏移數(shù)據(jù)。增益數(shù)據(jù)實(shí)際上是響應(yīng)數(shù)據(jù)的逆。增益數(shù)據(jù)通常在工廠的校準(zhǔn)過程期間獲得，并且存儲在照相機(jī)的非易失性存儲器中。但是，兩點(diǎn)校正法常常只在IRFPA的響應(yīng)和偏移具有較小的像素到像素變化，并且IRFPA隨溫度變化穩(wěn)定的時(shí)候才工作得很好。使用位于IRFPA和鏡頭之間的快門(這是通常的配置)的照相機(jī)系統(tǒng)，特別容易受到像素到像素的響應(yīng)變化產(chǎn)生的固定圖案贗像影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及校正IR成像照相機(jī)中FPN的方法。某些實(shí)施例包括接收由照相機(jī)中的IR傳感器陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀的至少一部分，產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)，并且使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的選定強(qiáng)度電平校正IR傳感器數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生校正后的IR傳感器數(shù)據(jù)。在這些實(shí)施例中，預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的選定強(qiáng)度電平是在校正后的IR傳感器數(shù)據(jù)中產(chǎn)生FPN的減小了的電平的強(qiáng)度電平。
本發(fā)明的方法的其它實(shí)施例包括，接收由照相機(jī)中的IR傳感器的陣列產(chǎn)生的第一幀數(shù)據(jù)的至少一部分來產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)，使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的至少三個(gè)強(qiáng)度電平來校正IR傳感器數(shù)據(jù)，從而為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生校正了的IR傳感器數(shù)據(jù)，基于校正了的IR傳感器數(shù)據(jù)為每個(gè)強(qiáng)度電平計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，其中每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值表明在校正了的IR傳感器數(shù)據(jù)中剩下的FPN的相對電平，并且選擇產(chǎn)生最小目標(biāo)函數(shù)值的強(qiáng)度電平作為選定強(qiáng)度電平來校正IR傳感器數(shù)據(jù)。這些實(shí)施例還可以包括將選定強(qiáng)度電平用作三個(gè)后續(xù)強(qiáng)度電平的中間電平，對接收到第一幀數(shù)據(jù)之后所接收的第二幀數(shù)據(jù)進(jìn)行FPN校正。
圖1A～1D示出了本發(fā)明的實(shí)施例中經(jīng)過了迭代處理的紅外圖像實(shí)例；圖2是微型熱輻射計(jì)照相機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；圖3是來自焦平面陣列的像素傳感器和噪聲數(shù)據(jù)的圖形描述；圖4是像素傳感器數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)的圖形描述；圖5是由差、絕對值和限幅函數(shù)處理過的像素傳感器數(shù)據(jù)的圖形描述；圖6是像素傳感器數(shù)據(jù)、調(diào)整后數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)的圖形描述；圖7是由差、絕對值和限幅函數(shù)處理過的像素傳感器數(shù)據(jù)的圖形描述；圖8是像素傳感器數(shù)據(jù)、調(diào)整后數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)的圖形描述；圖9是由差、絕對值和限幅函數(shù)處理過的像素傳感器數(shù)據(jù)的圖形描述；圖10是描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中迭代步驟的流程圖；圖11是描述本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中迭代步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了類似于第6,023,061號美國專利中說明的便攜式照相機(jī)10的功能框圖。由鏡筒13包圍的復(fù)合鏡頭12(在這里為了便于說明，將它畫成一個(gè)單鏡頭)收集來自場景16的紅外能量14，并且將該場景成像在二維無冷卻焦平面陣列(FPA)18上。在一些實(shí)施例中，F(xiàn)PA由公知的TE穩(wěn)定器穩(wěn)定。FPA 18包括半導(dǎo)基片50上的微型熱輻射計(jì)檢測器或像素的M乘N陣列。基片50通?？梢园ɑ杏糜谔峁﹤鞲衅髌玫募呻娐方Y(jié)構(gòu)，以及根據(jù)需要包括檢測器輸出多路復(fù)用功能?？梢詫⒚總€(gè)檢測器或像素制造為一個(gè)微型橋，如同前面提到的第5,286,976號美國專利中描述的一樣。這些微型熱輻射計(jì)是利用公知方法直接制造在基片上的。
控制電路60通過一根或多根信號線連接到FPA 18，用于通過偏置信號線61對每個(gè)檢測器施加需要的偏置。此外，控制電路60還通過控制信號線62包括多路復(fù)用功能，從而在陣列輸出端55是表示單個(gè)熱隔離微型熱輻射計(jì)檢測器電阻Rn的輸出信號，其中“n”表示檢測器的M乘N陣列中的一個(gè)。輸出端55則連接到讀出電路65，用于提供表示每個(gè)檢測器的電阻的數(shù)字信號，并且根據(jù)需要，允許通過數(shù)據(jù)信號處理器95進(jìn)行的進(jìn)一步的數(shù)字信號處理。
如同在本領(lǐng)域里眾所周知的一樣，與每個(gè)檢測器相關(guān)聯(lián)的偏移和增益信息是通過校準(zhǔn)技術(shù)獲得的，在這種校準(zhǔn)技術(shù)中，給FPA一個(gè)已知輻射發(fā)射率的場景。在附圖中利用受控快門80以及通過控制信號線81與控制電路60協(xié)作的快門控制85來說明這種校準(zhǔn)技術(shù)。通常，快門80具有均勻的輻射發(fā)射率，并且呈現(xiàn)給FPA 18，從而所有的傳感器都看到均勻的溫度場景。同樣，看到均勻溫度場景的時(shí)候，一幀數(shù)據(jù)應(yīng)該是充分均勻的，因此數(shù)據(jù)信號處理器95能夠得到與每個(gè)檢測器相關(guān)聯(lián)的偏移信息。這種校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用頻率可以根據(jù)需要來選擇。在一些實(shí)施例中，可以去掉快門80和快門控制85，使用其它公知方法來獲得偏移和增益信息，比如第6,444,983、6,465,785、6,538,250和/或6,690,013號美國專利中公開方法，這些專利都被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在這里將它們?nèi)恳胱鳛閰⒖肌?br>
在工作的時(shí)候，照相機(jī)10在FPA 18的每個(gè)積分時(shí)間內(nèi)，得到對應(yīng)于數(shù)據(jù)值陣列的一幀數(shù)據(jù)，每個(gè)檢測器一個(gè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)幀具有本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，冷卻和無冷卻陣列中的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如上所述，控制電路60的目的在于在FPA 18和讀出電路65之間商定和控制數(shù)據(jù)流。而讀出電路65的輸出則被提供給數(shù)據(jù)信號處理器95，用于根據(jù)需要提供對檢測器信息的偏移和增益校正，還提供圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換用于隨后顯示和/或記錄。當(dāng)然，與數(shù)據(jù)信號處理器95相關(guān)聯(lián)的是數(shù)據(jù)的存儲器(未示出)，用于根據(jù)需要存儲場景信息和校準(zhǔn)信息。
此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到通過控制電路60、快門控制85、讀出電路65和數(shù)據(jù)信號處理器95的方式提供的功能，可以通過單個(gè)信號控制和數(shù)據(jù)處理器、微處理器、計(jì)算機(jī)等來提供。同樣，上述更多或更少的控制功能可以集成為基片50的一部分。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到在這種替換方式中，所有的電路都可以通過電纜、無線電信號等方式遠(yuǎn)離焦平面陣列。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述控制可以通過軟件或硬件的方式來完成，從而實(shí)現(xiàn)在這里所描述的功能。
如前所述，為了從微型熱輻射計(jì)焦平面陣列產(chǎn)生高質(zhì)量圖像，需要考慮一個(gè)像素到另一個(gè)像素的響應(yīng)差異，并且因?yàn)閬碜愿信d趣的場景照射在上面的紅外輻射而產(chǎn)生的像素電阻的改變，必須從傳輸?shù)胶蛠碜韵袼氐哪芰康乃衅渌吹娜魏胃淖冎蟹蛛x出來。
解決固定圖案噪聲問題的關(guān)鍵是圖案或贗像的可預(yù)測性和可重復(fù)性。真正隨機(jī)的贗像不能被預(yù)測，因此沒有任何現(xiàn)有技術(shù)可以被用來解決隨機(jī)贗像問題。但是，已經(jīng)觀察到對于給定的IRFPA和照相機(jī)，固定圖案噪聲是可預(yù)測、可重復(fù)的每次使用照相機(jī)時(shí)相同形狀的贗像出現(xiàn)在圖像的相同地方。
一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是，盡管已經(jīng)知道圖案將怎樣出現(xiàn)在圖像上，但是仍然不知道它將以怎樣的強(qiáng)度或者以什么樣的極性出現(xiàn)于場景上。在一些條件下贗像比圖像要淺，在其它情況下要深。這里描述的方式使用迭代搜索來確定圖像中特定的固定圖案有多強(qiáng)，一旦確定了這一點(diǎn)，就以迭代方式進(jìn)行校正以便將其去除。
這里描述的迭代方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它能夠使用來自傳感器的實(shí)況數(shù)據(jù)——這些數(shù)據(jù)包括場景數(shù)據(jù)和固定圖案源。因?yàn)槭孪炔恢缹?shí)際的場景是什么(照相機(jī)可能正在看任何東西)，因此不能確切地知道場景中哪些來自固定圖案贗像，哪些來自需要的實(shí)際場景信息。但是，因?yàn)橐呀?jīng)事先知道固定圖案信息看起來是什么樣子，因此在某種程度上，存在于圖像中的贗像的量可以計(jì)算出來。在圖2所示的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)信號處理器95執(zhí)行在這里描述的用于確定這個(gè)贗像是否存在的迭代處理。但是應(yīng)當(dāng)理解，其它電路也能夠執(zhí)行這種迭代處理。這些電路可以位于照相機(jī)10之內(nèi)或之外，比如在PC或其它處理裝置中。
這一算法的優(yōu)選實(shí)施例可以通過一種簡化情況，并且參考圖10中的步驟S10～S110來說明。為了方便起見，圖3示出可以看作在步驟S10(圖10)中從二維IRFPA采集的一行數(shù)據(jù)。曲線20表示IRFPA中這一行的實(shí)際輸出。曲線22表示想要從圖像中去除——到其出現(xiàn)在圖像中的程度——的可能、預(yù)期的固定圖案噪聲信號的一般形狀。應(yīng)該已經(jīng)在早些時(shí)候確定了預(yù)期的固定圖案噪聲的形狀特征，下面還將進(jìn)一步詳細(xì)描述。曲線24表示理想場景信號。這是完全沒有固定圖案噪聲時(shí)來自傳感器的預(yù)期信號。示出它僅僅是為了進(jìn)行說明。在正常工作情形下，這條數(shù)據(jù)曲線24是未知的。在這里描述的迭代算法的目標(biāo)是，通過確定固定圖案贗像曲線22存在于數(shù)據(jù)中的程度，從IRFPA數(shù)據(jù)曲線20產(chǎn)生它。
用以下公式來描述這一校正Si′＝Si+F·FPi(1)其中Si′是像素“i”的校正值，Si是原始(即未校正)像素值，F(xiàn)Pi是固定圖案系數(shù)。在步驟S10之前確定集合{FPi}，將在下面描述這一點(diǎn)。可以將它們看作要從圖像中去除的固定圖案贗像的快照或圖像。F是最佳校正因子，也就是要應(yīng)用的固定圖案校正的“量”。F將按照下面描述的方式來迭代確定。
接下來，在步驟S20(圖10)中，將最后的迭代過程中保存的當(dāng)前F值提取出來。從零開始是方便的。接下來在步驟S30中，為當(dāng)前F值計(jì)算調(diào)整過的傳感器數(shù)據(jù)值Si′。在F＝0的情況下，利用公式(1)，Si′值將等于步驟S10的初始Si值。
在步驟S40中，計(jì)算調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)的“滑動”或“空間”平均。從本質(zhì)上講，平均是一個(gè)平滑步驟。圖4示出了疊加在曲線20傳感器數(shù)據(jù)上的四像素滑動平均曲線26。
滑動平均(或平滑函數(shù))是像素?cái)?shù)據(jù)的空間平均，可以在焦平面陣列中的一行或多行像素?cái)?shù)據(jù)、一列或多列像素或者整個(gè)幀上計(jì)算它?？梢圆捎美缫欢〝?shù)量相鄰像素值的數(shù)值平均來計(jì)算滑動平均。圖4所示的四像素滑動平均是通過計(jì)算前一像素、當(dāng)前像素和后面兩個(gè)像素的像素值之和除以四計(jì)算出來的。例如，圖4中那一行(或列或幀)前四個(gè)點(diǎn)的像素?cái)?shù)據(jù)值為5、6、7和10。這四個(gè)值的未加權(quán)數(shù)值平均是(5+6+7+10)/4＝28/4＝7。如圖所示，在對應(yīng)于第二個(gè)像素的點(diǎn)上，滑動平均具有值7。這一過程在這一行上繼續(xù)下去，直到?jīng)]有足夠的像素。
應(yīng)當(dāng)注意，在這些實(shí)例中使用的四像素滑動平均僅僅是用于進(jìn)行說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，滑動平均的很多變形都是顯而易見的。例如，使用的像素?cái)?shù)量可以是四個(gè)之外的數(shù)量，而且可以將得到滑動平均值賦給對應(yīng)于平均計(jì)算中使用的任意一個(gè)像素的點(diǎn)(即不是剛好是這里說明的實(shí)例中的第二像素)，或者其它點(diǎn)。
在其它實(shí)施例中，滑動平均包括加權(quán)函數(shù)。它的一個(gè)實(shí)例是五像素滑動平均，其中所得給定點(diǎn)的平均像素值是從當(dāng)前像素(p0)，當(dāng)前像素(p0)兩側(cè)緊鄰的像素(p1)、(p-1)，以及兩側(cè)的下一個(gè)相鄰像素(p2)、(p-2)獲得的。加權(quán)因子可以，例如，對于兩個(gè)最遠(yuǎn)像素(p2)和(p-2)是0.1，對于其次的兩個(gè)鄰近像素(p1)和(p-1)是0.2，對于當(dāng)前像素(p0)是0.4。這四個(gè)值的加權(quán)數(shù)值平均是加權(quán)平均＝(0.1)*(p2)+(0.1)*(p-2)+(0.2)*(p1)+(0.2)*(p-1)+(0.4)*(p0)
用于計(jì)算加權(quán)平均的多個(gè)其它方案，不會脫離在這里描述的本發(fā)明的范圍，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
還應(yīng)當(dāng)注意，可以將滑動平均(平滑函數(shù))應(yīng)用于二維數(shù)據(jù)幀，而不是僅僅用于圖4所示的一行或一列像素?cái)?shù)據(jù)。但是，在對幀的連續(xù)行進(jìn)行平均的情況下，可以將滑動平均設(shè)計(jì)為從一行到下一行是不連續(xù)的，因?yàn)槔缭谝恍凶睢坝摇倍说臄?shù)據(jù)不應(yīng)當(dāng)與相鄰行最“左”端的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間平均。在本發(fā)明的一種可能實(shí)施例中，滑動平均可以使用包括相鄰行和列的相鄰點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)算，包括對角線方向上與當(dāng)前像素相鄰的點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，用于計(jì)算特定位置的平均的像素形成了與特定位置中的像素連續(xù)的圖案。例如，滑動平均可以結(jié)合周圍3×3柵格的像素，包括當(dāng)前像素。
接下來，在步驟S50里，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值。目標(biāo)函數(shù)值是通過首先從滑動平均中減去調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)(因?yàn)镕＝0，在這種情況下是初始值)，然后取結(jié)果的絕對值得到幅度計(jì)算出來的。然后，將這些值限制在某個(gè)幅度(在這個(gè)實(shí)例中限制為4以內(nèi)，盡管也可以使用其它幅度)內(nèi)。圖5示出了差曲線28、絕對值曲線30和限幅數(shù)據(jù)曲線32。限幅步驟是有用的。沒有限幅步驟的話，場景數(shù)據(jù)中與固定圖案邊緣(尖銳邊緣)相關(guān)的大的變化，會超過真實(shí)的其它固定圖案誤差，使得用于最佳校正的迭代搜索失敗。
最后，為了為優(yōu)化計(jì)算“目標(biāo)”或“質(zhì)量”函數(shù)，將限幅后的值相加。在曲線32的這些實(shí)例數(shù)據(jù)中，限幅后的值之和是22。在步驟S60中為當(dāng)前F值存儲目標(biāo)函數(shù)值(在這個(gè)實(shí)例中是22)。較小的數(shù)值基本上表示“比較平坦”(即比較均勻)的傳感器數(shù)據(jù)。迭代優(yōu)化的目標(biāo)是使目標(biāo)函數(shù)值最小。這是通過對優(yōu)化過程中的每次迭代再重復(fù)上述處理兩次(一次是F增大，以及一次是F減小)來完成的。也就是說，在步驟S70里，在針對這一迭代利用初始F值進(jìn)行了計(jì)算以后，判斷F是否已經(jīng)改變了兩次。如同下文中指出的一樣，其它實(shí)施例考慮改變F多于兩次，但是至少是一次。假設(shè)在步驟S70中F還沒有改變兩次，就在步驟S80中改變F。
接下來看這個(gè)實(shí)例，首先說明向上(增大)的情況在步驟S80中，改變F，從而使F當(dāng)前值＝F+1＝1。圖6示出了初始傳感器數(shù)據(jù)曲線20，調(diào)整后(F增大)的傳感器數(shù)據(jù)曲線120(步驟S30)，以及調(diào)整后數(shù)據(jù)的滑動平均曲線126(步驟S40)。
圖6說明調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)曲線120不比初始傳感器數(shù)據(jù)曲線20“更平坦”。圖7示出了對應(yīng)的差曲線128、絕對值曲線130和限幅數(shù)據(jù)曲線132。對于增大的情況，限幅圖的總和(即目標(biāo)函數(shù))是27.5(步驟S50)。在步驟S60中為F＝1存儲這個(gè)值。
圖8和9說明向下(減小)的情況，其中改變F，從而使F”＝F-1＝-1(步驟S80)。圖8示出初始傳感器數(shù)據(jù)曲線20，調(diào)整(F減小)后的傳感器數(shù)據(jù)曲線220(步驟S30)，以及調(diào)整后數(shù)據(jù)的滑動平均曲線226(步驟S40)。圖9示出了對應(yīng)的差曲線228、絕對值曲線230和限幅數(shù)據(jù)曲線232。對于這種情況，限幅后的值之和是18(步驟S50)。這表示三個(gè)質(zhì)量度量(增大、減小和“原樣”)中每一個(gè)的目標(biāo)函數(shù)的最小值。因此，在步驟S90中將F的新的“當(dāng)前”值賦給這個(gè)值(即F＝-1，減小后的值)。在步驟S100中，使用在步驟S90中確定的F的當(dāng)前新值來計(jì)算調(diào)整后的傳感器數(shù)據(jù)(Si′)。也可以從步驟S30中計(jì)算出它之后開始，保存這個(gè)調(diào)整后的傳感器數(shù)據(jù)。
在另一個(gè)替換實(shí)施例中，將F的當(dāng)前新值用于調(diào)整在下一幀(或者如果迭代不是幀而是行、列或組時(shí)的下一次迭代)中獲得的傳感器數(shù)據(jù)。在這個(gè)實(shí)施例中，基于來自當(dāng)前幀的傳感器數(shù)據(jù)來計(jì)算F的當(dāng)前新值，但是使用F的當(dāng)前新值來調(diào)整數(shù)據(jù)是針對下一幀進(jìn)行的。實(shí)質(zhì)上，調(diào)整滯后于數(shù)據(jù)一幀。由于目標(biāo)函數(shù)值會收斂到一個(gè)最小值，因此這一滯后變得微不足道，因?yàn)閺睦碚撋现v，F(xiàn)的當(dāng)前值從幀到幀通常都是恒定的。當(dāng)處理速度的限制致使其很難確定F并將其應(yīng)用于同一幀數(shù)據(jù)時(shí)，這一滯后特征是有用的。
然后輸出調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)的幀用于調(diào)整后圖像的顯示和/或存儲。通過這個(gè)過程，在輸出用于顯示或存儲之前，將固定圖案噪聲從傳感器數(shù)據(jù)中去除。
圖11提供本發(fā)明一個(gè)替換實(shí)施例中的步驟流程圖。圖11中示出的很多步驟類似于圖10中的那些，用符號“’”示出它們。此外，圖11加強(qiáng)了圖10的多個(gè)步驟。類似于圖10中的步驟S10和S20，在步驟S10’中獲得傳感器數(shù)據(jù)(Si)，在步驟S20’中獲得或設(shè)置當(dāng)前F值。類似于圖10中的步驟S30，在步驟S30’中計(jì)算調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)(Si′)。盡管與步驟S30相反，在步驟S30’中為F的所有(或多個(gè))值計(jì)算調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)(例如F當(dāng)前值、F減小、F增大)。類似地在步驟S40’中，為每個(gè)F值計(jì)算調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)的滑動平均。接下來，在步驟S50’中為每個(gè)F值計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值。通過在一個(gè)單獨(dú)步驟中同時(shí)(經(jīng)常是同時(shí)執(zhí)行)計(jì)算F的每個(gè)值，可以去掉圖11所示實(shí)施例中的步驟S60、S70和S80。因此，在步驟S90’中，F(xiàn)的當(dāng)前值可以基于目標(biāo)函數(shù)值的多個(gè)同時(shí)計(jì)算結(jié)果來重置。類似于步驟S100和S110，接下來將具有當(dāng)前新F值的調(diào)整后傳感器數(shù)據(jù)(Si′)用作數(shù)據(jù)輸出(步驟S110’)。
很清楚在這個(gè)簡單、想出來的實(shí)例中，減小情況給出了理想的(實(shí)際場景)結(jié)果，并且單獨(dú)一次迭代是最佳地去除給定固定圖案所需要的全部。在真實(shí)情況下，噪聲去除通常不這么簡單。幀與幀之間F的最佳值通常由于環(huán)境溫度改變(或其它漂移機(jī)制)而改變。而且，由于場景數(shù)據(jù)通常每幀都改變，因此所有三次計(jì)算(F＝當(dāng)前值、增大和減小)都針對每次迭代重新進(jìn)行。迭代可以頻繁到每幀一次。而且，對于具有多行的實(shí)際二維IRFPA，目標(biāo)函數(shù)通常是多個(gè)或所有行的限幅值的總和，而不是僅僅一個(gè)。
盡管給出的實(shí)例示出了每次迭代使用三次計(jì)算(即對于F＝當(dāng)前值、增大值和減小值)，但是可以設(shè)想每次迭代具有大于或等于兩次的任意次數(shù)計(jì)算。(至少應(yīng)當(dāng)嘗試兩個(gè)F值，才能說一個(gè)比另一個(gè)“更好”，并隨后在需要時(shí)對當(dāng)前F值進(jìn)行校正。)盡管如同實(shí)例所示成功地采用了三次計(jì)算，但是每次迭代進(jìn)行更多次計(jì)算的能力也是可能的，這僅僅受限于計(jì)算能力和速度；對每次迭代可以考慮更多次計(jì)算，它們屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，增大和減小值的大小不限于+/-1，還可以包括非整數(shù)值。對計(jì)算能力和速度的類似限制會決定哪些值是實(shí)際的。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，使用五個(gè)不同的F值。在這個(gè)實(shí)施例中F1＝當(dāng)前F值；F2＝當(dāng)前F值-1；F3＝當(dāng)前F值+1；F4＝當(dāng)前F值+10；F5＝當(dāng)前F值-10。使用五個(gè)F值可以提高收斂到絕對最小目標(biāo)函數(shù)值的速度。特別是通過讓F4和F5比F2和F3變化得更多，達(dá)到遠(yuǎn)離當(dāng)前F值的絕對最小目標(biāo)函數(shù)值需要的迭代次數(shù)更少。另外，五個(gè)F值的使用可以防止所計(jì)算的最小目標(biāo)函數(shù)值停留在大于絕對最小值的局部最小值上。
在本發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例中，可以一行一行(或者一列一列)，而不是一幀一幀地確定目標(biāo)函數(shù)，如同所討論的一樣。因此，為各行(或列，而不是幀)計(jì)算“F”值的能力，可以為給定數(shù)據(jù)幀中多個(gè)優(yōu)化步驟或迭代的采用提供可能。
在本發(fā)明的另一種可能實(shí)施例中，算法僅僅處理幀中具有已知固定圖案噪聲分量的那些部分。例如，如果固定圖案噪聲存在于給定焦平面陣列的上部，而在同一陣列的下部沒有固定圖案噪聲，那么針對下部將不需要計(jì)算最佳校正因子(“F”值)；因?yàn)椴淮嬖诠潭▓D案噪聲時(shí)，公式(1)退化為Si′＝Si(即FPi[無FPN]＝0)。這樣做可以優(yōu)化計(jì)算處理時(shí)間，更快地達(dá)到最佳狀態(tài)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，確定“F”值的迭代過程可以在一幀中已知具有固定圖案噪聲的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域開始，并且從這些區(qū)域空間轉(zhuǎn)到具有較小(或沒有)固定圖案噪聲的區(qū)域。這個(gè)實(shí)施例可以進(jìn)一步縮短達(dá)到優(yōu)化狀態(tài)的時(shí)間。
為特定贗像或贗像集合確定固定圖案系數(shù)(FPi)有多種方法。例如，IRFPA的像素響應(yīng)圖像可以是使用的固定圖案(例如，如果傳感器的溫度改變，就會出現(xiàn)與陣列響應(yīng)相關(guān)的固定圖案贗像)。IRFPA的響應(yīng)“圖像”通常通過將從不同溫度的兩個(gè)均勻(恒定、均勻溫度)場景獲得的圖像相減來確定。另一組可能的固定圖案系數(shù)可以通過將觀看相同(可能是均勻的)場景的時(shí)候獲得的兩幅圖像相減來獲得，但是要在IRFPA和/或照相機(jī)處于兩個(gè)不同的溫度時(shí)。還有另一組可能的固定圖案系數(shù)可以通過在觀看一個(gè)均勻場景時(shí)(比如鏡頭蓋)，執(zhí)行“兩點(diǎn)”校正(見下文)，然后簡單地等待不希望的贗像出現(xiàn)，并且捕捉它的一幅圖像來獲得。對于確定固定圖案系數(shù){FPi}的以上每一種技術(shù)，必須對數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行歸一化。也就是說，需要對FPi值歸一化，從而對于沒有固定圖案噪聲贗像的像素是零(假設(shè)使用公式(1))，并且具有固定圖案噪聲的不是零。例如，在我們使用IRFPA的響應(yīng)圖像時(shí)，歸一化可以包括從每個(gè)像素減去像素組之間的平均差(例如由于被觀察場景的不同均勻溫度產(chǎn)生的偏移量)。
已經(jīng)證明以下條件滿足時(shí)，所述算法工作得很好(1)場景數(shù)據(jù)與預(yù)期的固定圖案噪聲不太相關(guān)。幸運(yùn)的是，從統(tǒng)計(jì)上，看大多典型的固定圖案贗像不太可能這樣。更高分辨率的傳感器使得這種情況更不可能。
(2)場景具有一些相對均勻的區(qū)域。幸運(yùn)的是，這種情況也經(jīng)常發(fā)生，更高分辨率的傳感器也助長了這種可能性。
很清楚這一算法有很多變化。下面描述了幾個(gè)(1)可以為限幅選擇多個(gè)不同值。
(2)“平滑”或“滑動平均”步驟可以用多種不同方式進(jìn)行?？梢詫Σ煌瑪?shù)量的像素進(jìn)行平均。同樣，平滑可以僅僅包含在一行中，僅僅包含在一列中，或者可以包括位于相鄰，包括對角線方向相鄰的“最近相鄰”像素。
(3)可以修改步長(增大、減小)。此外，可以同時(shí)采用多個(gè)步長。
(4)如果固定圖案誤差表不太相關(guān)，就可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)迭代校正。如果它們確實(shí)相關(guān)，它仍然能夠工作，但是多次優(yōu)化會彼此抵消，延長收斂到“好”結(jié)果所需要的時(shí)間。
(5)有可能線性系統(tǒng)能夠求出真實(shí)誤差因子，但是絕對值和限幅使得這樣做困難；而且，需要的計(jì)算能力對于實(shí)時(shí)處理來說是不可能的。
(6)可以使用其它數(shù)學(xué)形式代替公式1。例如可以考慮乘法校正形式Si′＝Si*F*FPi(2)在上面給出的乘法校正實(shí)例中，如同公式(2)所描述的一樣，應(yīng)當(dāng)注意“F”的“基線”值通常是1(表明無偏差狀況)，而在前面由公式(1)描述的加法校正中，“F”的基線值通常是0(同樣描述無偏差狀況)。換句話說，在這里描述的迭代過程在固定圖案噪聲的強(qiáng)度中搜索偏差來找到偏離“基線”值0(對于加法校正)和偏離值1(對于乘法校正)的最佳校正因子(即“F”值)。當(dāng)使用公式(2)來計(jì)算Si′值時(shí)，F(xiàn)Pi值需要?dú)w一化，從而使沒有固定圖案噪聲贗像的像素是一(與使用公式(1)時(shí)的零值相對)。
出現(xiàn)固定圖案贗像的時(shí)候，這里描述的方法使用實(shí)際傳感器數(shù)據(jù)來校正它。這種方法能夠改善傳感器性能。它常常使得具有嚴(yán)重固定圖案贗像而不能使用的IRFPA(例如用兩點(diǎn)校正)獲得可以接受的性能。這樣就能夠獲得更高生產(chǎn)率，降低每個(gè)單元傳感器的成本。
這種方法不限于紅外傳感器。任何基于幀，每一幀具有統(tǒng)計(jì)意義上數(shù)量足夠多的樣本(像素)，并且具有不受控但固定的贗像的采樣系統(tǒng)，都可以從這種方法受益。可見光和其它波長傳感器都可以從這種方法中受益。
盡管參考附圖具體示出并描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)然可以對它進(jìn)行修改，這些修改都落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)?？梢栽谛问胶图?xì)節(jié)上對它進(jìn)行修改，而不會偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在紅外(IR)成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)的方法，包括接收所述照相機(jī)中IR傳感器陣列產(chǎn)生的一幀數(shù)據(jù)的至少一部分來產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)；并且使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的選定強(qiáng)度電平校正所述IR傳感器數(shù)據(jù)，產(chǎn)生校正后IR傳感器數(shù)據(jù)，預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的所述選定強(qiáng)度電平是在所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)中減小FPN電平的強(qiáng)度電平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的多個(gè)強(qiáng)度電平校正IR傳感器數(shù)據(jù)，為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生校正后IR傳感器數(shù)據(jù)，所述多個(gè)強(qiáng)度電平之一是所述選定強(qiáng)度電平。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)為每個(gè)強(qiáng)度電平計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值表明在對應(yīng)的校正后IR傳感器數(shù)據(jù)中剩下的FPN的相對電平，并且選擇產(chǎn)生最低目標(biāo)函數(shù)值的預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的強(qiáng)度電平作為選定強(qiáng)度電平，來校正IR傳感器數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括為每個(gè)強(qiáng)度電平確定校正后IR傳感器的空間平均，每個(gè)強(qiáng)度電平的所述目標(biāo)函數(shù)基于對應(yīng)的所述空間平均之一。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)幀的所述部分限于已知易受FPN影響的一部分。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)幀的所述部分是由所述陣列中IR傳感器的一行或一列產(chǎn)生的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括進(jìn)行所述IR傳感器數(shù)據(jù)的兩點(diǎn)校正。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將在所述選定強(qiáng)度電平上校正的校正后IR傳感器數(shù)據(jù)，輸出給所述照相機(jī)的顯示單元或存儲單元。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的所述選定強(qiáng)度電平被用于校正由所述IR傳感器陣列產(chǎn)生的隨后一個(gè)數(shù)據(jù)幀的IR傳感器數(shù)據(jù)。
10.一種用于在紅外(IR)成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)的方法，包括接收所述照相機(jī)中的IR傳感器陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀的至少一部分來產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)；使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的多個(gè)強(qiáng)度電平校正所述IR傳感器數(shù)據(jù)，為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生校正后IR傳感器數(shù)據(jù)；為每個(gè)強(qiáng)度電平確定所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)的空間平均；基于所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)和所述空間平均數(shù)據(jù)，為每個(gè)強(qiáng)度電平計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值表明在所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)中剩下的FPN的相對電平；并且選擇產(chǎn)生最低目標(biāo)函數(shù)值的所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)度電平作為選定強(qiáng)度電平，來校正IR傳感器數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中使用由所述IR傳感器陣列產(chǎn)生的多個(gè)隨后數(shù)據(jù)幀重復(fù)所述方法，每個(gè)隨后數(shù)據(jù)幀產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)，在多個(gè)強(qiáng)度電平上校正后的IR傳感器數(shù)據(jù)，每個(gè)強(qiáng)度電平的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)值，以及產(chǎn)生最低目標(biāo)函數(shù)值的選定強(qiáng)度電平。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在每個(gè)隨后幀中使用的所述多個(gè)強(qiáng)度電平，包括來自緊接的前一幀的所述選定強(qiáng)度電平。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中由隨后數(shù)據(jù)幀產(chǎn)生的所述選定強(qiáng)度電平傾向于最佳強(qiáng)度電平。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述IR傳感器數(shù)據(jù)的校正包括，為每個(gè)強(qiáng)度電平將預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的多個(gè)強(qiáng)度電平中對應(yīng)的一個(gè)，添加到所述IR傳感器數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述空間平均計(jì)算包括使所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過平滑函數(shù)處理。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述空間平均計(jì)算包括計(jì)算所述陣列中相鄰IR傳感器的多個(gè)組產(chǎn)生的平均信號電平。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中相鄰IR傳感器的所述多個(gè)組包括行的一部分、列的一部分或多個(gè)IR傳感器中的一塊。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的選定強(qiáng)度電平被用于校正來自所述數(shù)據(jù)幀的所述部分的IR傳感器數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的選定強(qiáng)度電平被用于校正來自所述IR傳感器陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀第二部分的IR傳感器數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括進(jìn)行所述IR傳感器數(shù)據(jù)的兩點(diǎn)校正。
21.一種用于在紅外(IR)成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)的方法，包括接收所述照相機(jī)中IR傳感器陣列產(chǎn)生的第一幀數(shù)據(jù)的至少一部分來產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)；使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的至少三個(gè)強(qiáng)度電平校正所述IR傳感器數(shù)據(jù)，為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生校正后IR傳感器數(shù)據(jù)；基于所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)為每個(gè)強(qiáng)度電平計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值表明所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)中剩下的FPN的相對電平；并且選擇產(chǎn)生最低目標(biāo)函數(shù)值的所述預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的強(qiáng)度電平，作為所述選定強(qiáng)度電平，來校正IR傳感器數(shù)據(jù)；并且使用所述選定強(qiáng)度電平作為所述三個(gè)強(qiáng)度電平的中間電平，用于在接收到所述第一幀數(shù)據(jù)之后接收的第二幀數(shù)據(jù)的FPN校正。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括為每個(gè)強(qiáng)度電平確定所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)的空間平均。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中為每個(gè)強(qiáng)度電平的所述目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算是基于對應(yīng)的空間平均數(shù)據(jù)的。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算包括，為每個(gè)強(qiáng)度電平從所述空間平均中減去校正后IR傳感器數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生差數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算包括，計(jì)算所述差數(shù)據(jù)的絕對值來為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生絕對值數(shù)據(jù)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算包括，將所述絕對值數(shù)據(jù)限制在一個(gè)預(yù)定最大值以內(nèi)來為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生限幅數(shù)據(jù)。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算包括，將對應(yīng)于每個(gè)強(qiáng)度電平的所述限幅數(shù)據(jù)求和，來計(jì)算每個(gè)強(qiáng)度電平的所述目標(biāo)函數(shù)值的總和。
28.一種用于在紅外(IR)成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)的方法，包括接收所述照相機(jī)中IR傳感器陣列順序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀的至少一部分，來為每一幀產(chǎn)生IR傳感器數(shù)據(jù)；使用預(yù)定FPN數(shù)據(jù)的多個(gè)強(qiáng)度電平校正每一幀中的所述IR傳感器數(shù)據(jù)，來為每個(gè)強(qiáng)度電平產(chǎn)生校正后IR傳感器數(shù)據(jù)；基于所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)，在每一幀內(nèi)為每個(gè)強(qiáng)度電平計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值表明所述校正后IR傳感器數(shù)據(jù)中剩下的FPN的相對電平；并且為每一幀選擇產(chǎn)生最低目標(biāo)函數(shù)值的強(qiáng)度電平，作為所述選定強(qiáng)度電平來校正IR傳感器數(shù)據(jù)，每一幀所述多個(gè)強(qiáng)度電平之一是來自前一幀的選定強(qiáng)度電平。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述傳感器陣列包括微型熱輻射計(jì)的焦平面陣列。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述強(qiáng)度電平對應(yīng)于不同的多個(gè)預(yù)定FPN系數(shù)。
全文摘要
用于在紅外(IR)成像照相機(jī)中校正固定圖案噪聲(FPN)的方法和系統(tǒng)。這些方法和系統(tǒng)包括使用FPN數(shù)據(jù)的不同強(qiáng)度電平校正IR傳感器數(shù)據(jù)，并且選擇產(chǎn)生具有最小FPN的校正后數(shù)據(jù)的特定強(qiáng)度電平。可以對多個(gè)IR傳感數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校正，以便為校正找到最佳強(qiáng)度電平。
文檔編號H04N5/365GK1917590SQ20061011081
公開日2007年2月21日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者沙恩·M·安德森 申請人:紅外線解決方案公司