專利名稱：紅外圖像處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外熱圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外圖像處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，紅外圖像處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、消防、安防、交通、電力、建筑、 電子制造和石化冶金等諸多領(lǐng)域。對應(yīng)的紅外系統(tǒng)在理想情況下，紅外焦平面陣列受均勻輻射，輸出幅度應(yīng)完全一樣。但實際上，由于制作器件的半導(dǎo)體材料不均勻(雜質(zhì)濃度、晶體缺陷及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻性等)、掩膜誤差、缺陷、工藝條件及使用環(huán)境等影響下，其輸出幅度并不相同，這就是紅外焦平面陣列響應(yīng)的非均勻性。紅外非均勻性造成的原因有很多種，其中主要原因是熱像探測元自身的非均勻性，另外紅外焦平面陣列外界輸入也會造成對非均勻的影響。如探測器的偏置電壓、偏置電流的不同，也將造成輸出的不均勻性，在圖像上主要表現(xiàn)為空間噪聲或固定圖案噪聲。而常用的紅外非均勻性校正技術(shù)有很多種，如基于定標(biāo)的一點校正、兩點校正非均勻算法及均勻濾波算法等。一點校正非均勻算法就是在同一輻射條件下把各個熱成像探測兀的輸出信號校正為一致，即在某一入射福射下，把不同的熱成像探測兀輸出信號校正為其平均信號。校正過程分為標(biāo)定和補(bǔ)償兩步，具體方法是先用預(yù)定溫度下的均勻輻射黑體輻照探測器，得到此時每個探測元的響應(yīng)輸出，求其算術(shù)平均值；兩點校正非均勻算法就是將所有探測單元的響應(yīng)特性曲線通過旋轉(zhuǎn)平移，變換為同一條響應(yīng)特性曲線L。經(jīng)校正后，在均勻的輻射輸入情況下，各探測單元的輸出電信號相同，從而消除了紅外圖像的非均勻性噪聲，其不僅對器件的增益系數(shù)做補(bǔ)償，還對偏置系數(shù)進(jìn)行了校正。雖然熱成像的非均勻性校正算法有很多種，但是目前還沒有找到一種適應(yīng)性較強(qiáng)的算法，各種非均勻校正算法都有它的不足，例如一點校正法僅能在一個定標(biāo)點處把單元的輸出信號校正一致，隨著相對于這個定標(biāo)點的偏移越大，由于探測器各探測元響應(yīng)度的非一致性，校正誤差也越大，校正精度較低，兩點校正法的第二個定標(biāo)點的選取存在困難， 適應(yīng)性差，當(dāng)紅外傳感器長時間工作或環(huán)境溫度發(fā)生變化時，焦平面陣列的非均勻性也發(fā)生漂移，紅外圖像校正效果逐漸惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠有效提高紅外圖像質(zhì)量， 降低紅外非均勻性，適應(yīng)性強(qiáng)且移植性好的紅外圖像處理方法及裝置。所述系統(tǒng)充分利用 FPGA內(nèi)部資源，實現(xiàn)紅外圖像實時非均勻性校正，增益校正精度達(dá)1/1024，偏移量校正精度達(dá) 1/4096。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提出了一種紅外圖像處理方法，所述方法基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)至少包括第一偏移量、第一增益系數(shù)、盲元地址、盲元數(shù)據(jù)及低溫黑體和高溫黑體分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值，所述紅外圖像處理方法包括
常溫黑體成像步驟置常溫黑體于紅外傳感器前，采集并讀取常溫黑體對應(yīng)的第三響應(yīng)值；偏移量修正步驟使用所述第一偏移量和第一增益系數(shù)且采用兩點校正法和一點校正法對常溫黑體的第三響應(yīng)值進(jìn)行處理得到第二偏移量和第二增益系數(shù)；目標(biāo)物成像步驟移開常溫黑體，采集并讀取目標(biāo)物對應(yīng)的第四響應(yīng)值；盲元替換步驟對目標(biāo)物的第四響應(yīng)值中所述盲元地址對應(yīng)的盲元數(shù)據(jù)用其物理地址周圍的多個像元的像元數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代替；非均勻性校正步驟采用第二偏移量和第二增益系數(shù)對盲元替換后的目標(biāo)物的第四響應(yīng)值實時進(jìn)行非均勻性校正。相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種紅外圖像處理裝置，設(shè)有用于感測采集低溫黑體、高溫黑體、常溫黑體及目標(biāo)物分別對應(yīng)的第一、第二、第三及第四響應(yīng)值的紅外傳感器、存儲有基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)的存儲模塊及用于輸出紅外圖像的圖像輸出模塊，所述數(shù)據(jù)至少包括第一偏移量、第一增益系數(shù)、盲元地址、盲元數(shù)據(jù)、第一響應(yīng)值及第二響應(yīng)值，所述紅外圖像處理裝置還包括用于使用所述第一偏移量和第一增益系數(shù)且采用兩點校正法和一點校正法對常溫黑體的第三響應(yīng)值進(jìn)行處理得到第二偏移量和第二增益系數(shù)的偏移量修正模塊；連接于偏移量修正模塊的、用于對目標(biāo)物的第四響應(yīng)值中所述盲元地址對應(yīng)的盲元數(shù)據(jù)用其物理地址周圍多個像元的像元數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代替的盲元替換模塊；連接于盲元替換模塊的、用于采用第二偏移量和第二增益系數(shù)對盲元替換模塊處理過的目標(biāo)物的第四響應(yīng)值實時進(jìn)行非均勻性校正并傳送給圖像輸出模塊輸出的非均勻性校正模塊。本發(fā)明實施例的紅外圖像處理方法及裝置的有益效果是通過對常溫黑體的紅外圖像采用兩點校正法和一點校正法對標(biāo)定的第一偏移量和第一增益系數(shù)再次修正，且使用修正后的參數(shù)進(jìn)行非均勻性校正，從而有效提高了紅外圖像質(zhì)量，降低了紅外非均勻性，所述方法的適應(yīng)性強(qiáng)，所述裝置的移植性好。


圖I是本發(fā)明實施例的紅外圖像處理方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的紅外圖像處理裝置的功能模塊示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例的紅外圖像處理方法及裝置通過采用對常溫黑體的紅外圖像采用兩點校正法和一點校正法對標(biāo)定的第一偏移量和第一增益系數(shù)進(jìn)行再次修正，得到的標(biāo)定參數(shù)更精確，且使用修正后的參數(shù)進(jìn)行非均勻性校正，從而有效提高紅外圖像質(zhì)量，降低紅外非均勻性，所述方法的適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)算速度快，能實現(xiàn)紅外圖像實時校正；硬件結(jié)構(gòu)簡單可靠，可移植性好，能方便地嵌入到其它紅外圖像的應(yīng)用系統(tǒng)中，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本，便于產(chǎn)品升級。所述裝置的移植性好。請參考圖1，本發(fā)明實施例的紅外圖像處理方法是基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)至少包括第一偏移量、第一增益系數(shù)、盲元地址、盲元數(shù)據(jù)及低溫黑體和高溫黑體分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值，所述紅外圖像處理方法包括標(biāo)定判斷步驟判斷是否需要進(jìn)行標(biāo)定，若收到用戶輸入的標(biāo)定指令則進(jìn)入標(biāo)定步驟；否則，進(jìn)入常溫黑體成像步驟。標(biāo)定步驟包括高溫黑體成像子步驟置高溫黑體于紅外傳感器前，使紅外傳感器每個像元接受均勻高溫輻射，采集并讀取高溫黑體對應(yīng)的第二響應(yīng)值。低溫黑體成像子步驟置低溫黑體于紅外傳感器前，使紅外傳感器每個像元接受均勻低溫輻射，采集并讀取低溫黑體對應(yīng)的第一響應(yīng)值。盲元標(biāo)記子步驟對讀取的所述低溫黑體和高溫黑體的分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值標(biāo)記盲元，得到包括盲元地址和盲元數(shù)據(jù)的盲元信息。參數(shù)校正子步驟采用兩點校正法對標(biāo)記過盲元的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值進(jìn)行處理得到所述第一偏移量和第一增益系數(shù)，參數(shù)校正子步驟中使用計算公式為，第一增益
系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種紅外圖像處理方法，其特征在于，所述方法基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)至少包括第一偏移量、第一增益系數(shù)、盲元地址、 盲元數(shù)據(jù)及低溫黑體和高溫黑體分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值，所述紅外圖像處理方法包括常溫黑體成像步驟置常溫黑體于紅外傳感器前，采集并讀取常溫黑體對應(yīng)的第三響應(yīng)值；偏移量修正步驟使用所述第一偏移量和第一增益系數(shù)且采用兩點校正法和一點校正法對常溫黑體的第三響應(yīng)值進(jìn)行處理得到第二偏移量和第二增益系數(shù)；目標(biāo)物成像步驟移開常溫黑體，采集并讀取目標(biāo)物對應(yīng)的第四響應(yīng)值；盲元替換步驟對目標(biāo)物的第四響應(yīng)值中所述盲元地址對應(yīng)的盲元數(shù)據(jù)用其物理地址周圍的多個像元的像元數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代替；非均勻性校正步驟采用第二偏移量和第二增益系數(shù)對盲元替換后的目標(biāo)物的第四響應(yīng)值實時進(jìn)行非均勻性校正。
2.如權(quán)利要求I所述的紅外圖像處理方法，其特征在于，偏移量修正步驟包括使用計算公式Y(jié)ij = Gij · Xi^Qij計算出常溫黑體的第三響應(yīng)值中所有像元經(jīng)過兩點校正后的值Yij,并求其算術(shù)平均值YT3，再使用公式Q, u = Qi^Yra-Yij得到每個像元修正后的中間偏移量；對中間偏移量存儲前進(jìn)行去符號處理，得到第二偏移量Q " = A+Qu+YT3-Yi 對標(biāo)定生成的第一增益系數(shù)存儲前進(jìn)行浮點轉(zhuǎn)換至定點的計算，得到第二增益系數(shù):
3.如權(quán)利要求2所述的紅外圖像處理方法，其特征在于，非均勻性校正步驟中使用公式Y(jié)' ij=(G' ijmodC) -Xi ij/B+Q" “.-Λ對盲元替換后的目標(biāo)物的第四響應(yīng)值實時進(jìn)行非均勻性校正，其中，i表示像元的第一軸坐標(biāo)，j表示像元的第二軸坐標(biāo)，Y' u表示目標(biāo)物的坐標(biāo)為ij的像元的第四響應(yīng)值經(jīng)過校正后的值，參數(shù) G' ijmodC表示對轉(zhuǎn)換為定點數(shù)后的坐標(biāo)為ij的像元的第二增益系數(shù)G' ,j除以C取余， 且C為1024的正整數(shù)倍，X' u表示目標(biāo)物的坐標(biāo)為ij的像元的第四響應(yīng)值，Q" u表示坐標(biāo)為ij的像元的第二偏移量。
4.如權(quán)利要求I所述的紅外圖像處理方法，其特征在于，所述非均勻性校正步驟之后還包括紅外圖像輸出步驟對非均勻性校正后的紅外圖像實時輸出；溫度判斷步驟紅外圖像輸出的同時，實時監(jiān)測外界環(huán)境溫度并判斷溫度變化是否超出預(yù)定范圍，若是則返回常溫黑體成像步驟。
5.如權(quán)利要求I所述的紅外圖像處理方法，其特征在于，所述常溫黑體成像步驟之前還包括標(biāo)定判斷步驟判斷是否需要進(jìn)行標(biāo)定，若收到用戶輸入的標(biāo)定指令則進(jìn)入標(biāo)定步驟；否則進(jìn)入常溫黑體成像步驟；其中，所述標(biāo)定步驟包括高溫黑體成像子步驟置高溫黑體于紅外傳感器前，采集并讀取高溫黑體對應(yīng)的第二響應(yīng)值；低溫黑體成像子步驟置低溫黑體于紅外傳感器前，采集并讀取低溫黑體對應(yīng)的第一響應(yīng)值；盲元標(biāo)記子步驟對讀取的所述低溫黑體和高溫黑體的分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值標(biāo)記盲元，得到包括盲元地址和盲元數(shù)據(jù)的盲元信息；參數(shù)校正子步驟采用兩點校正法對標(biāo)記過盲元的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值進(jìn)行處理得到所述第一偏移量和第一增益系數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的紅外圖像處理方法，其特征在于，參數(shù)校正子步驟中使用計算公式為,第一增益系數(shù)
7.一種紅外圖像處理裝置，設(shè)有用于感測采集低溫黑體、高溫黑體、常溫黑體及目標(biāo)物分別對應(yīng)的第一、第二、第三及第四響應(yīng)值的紅外傳感器、存儲有基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)的存儲模塊及用于輸出紅外圖像的圖像輸出模塊， 所述數(shù)據(jù)至少包括第一偏移量、第一增益系數(shù)、盲元地址、盲元數(shù)據(jù)、第一響應(yīng)值及第二響應(yīng)值，其特征在于，所述紅外圖像處理裝置還包括用于使用所述第一偏移量和第一增益系數(shù)且采用兩點校正法和一點校正法對常溫黑體的第三響應(yīng)值進(jìn)行處理得到第二偏移量和第二增益系數(shù)的偏移量修正模塊；連接于偏移量修正模塊的、用于對目標(biāo)物的第四響應(yīng)值中所述盲元地址對應(yīng)的盲元數(shù)據(jù)用其物理地址周圍多個像元的像元數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代替的盲元替換模塊；連接于盲元替換模塊的、用于采用第二偏移量和第二增益系數(shù)對盲元替換模塊處理過的目標(biāo)物的第四響應(yīng)值實時進(jìn)行非均勻性校正并傳送給圖像輸出模塊輸出的非均勻性校正模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的紅外圖像處理裝置，其特征在于，所述紅外圖像處理裝置還設(shè)有連接于非均勻性校正模塊的、用于紅外圖像輸出的同時實時監(jiān)測外界環(huán)境溫度并判斷溫度變化是否超出預(yù)定范圍以在超出預(yù)定范圍時對偏移量再次校正的溫度判斷模塊；所述存儲模塊、偏移量修正模塊、盲元替換模塊、非均勻性校正模塊及溫度判斷模塊集成于一校正單元中，所述紅外圖像處理裝置還設(shè)有連接并用于控制紅外傳感器、校正單元及圖像輸出模塊相互配合地工作的控制模塊。
9.如權(quán)利要求7所述的紅外圖像處理裝置，其特征在于，所述紅外圖像處理裝置還設(shè)有連接于偏移量修正模塊的、用于依是否收到用戶輸入的標(biāo)定指令判斷是否需要進(jìn)行標(biāo)定的標(biāo)定判斷模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的紅外圖像處理裝置，其特征在于，所述紅外圖像處理裝置還包括連接于標(biāo)定判斷模塊的、用于對讀取的低溫黑體和高溫黑體分別對應(yīng)的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值標(biāo)記盲元的盲元標(biāo)記子模塊；連接于盲元標(biāo)記子模塊的、用于采用兩點校正法對盲元標(biāo)記子模塊所標(biāo)記過盲元的第一響應(yīng)值和第二響應(yīng)值進(jìn)行處理以得到并存儲第一偏移量和第一增益系數(shù)的參數(shù)計算子模塊。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種紅外圖像處理方法及裝置，所述紅外圖像處理方法基于對低溫黑體和高溫黑體標(biāo)定生成的用于非均勻性校正的數(shù)據(jù)，所述方法包括常溫黑體成像步驟、偏移量修正步驟、目標(biāo)物成像步驟、盲元替換步驟、非均勻性校正步驟、紅外圖像輸出步驟及溫度判斷步驟。本發(fā)明實施例的紅外圖像處理方法及裝置通過對常溫黑體的紅外圖像采用兩點校正法和一點校正法對標(biāo)定的第一偏移量和第一增益系數(shù)再次修正，且使用修正后的參數(shù)進(jìn)行非均勻性校正，從而有效提高了紅外圖像質(zhì)量，降低了紅外非均勻性，所述方法的適應(yīng)性強(qiáng)，所述裝置的移植性好。
文檔編號G06T5/00GK102609923SQ201210062010
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者葉瑋淵, 吳志敏, 蘇滿紅, 鐘江生 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院