一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法及系統，該方法包括以下步驟：S1、使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；S2、在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；S3、在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而完成對紅外圖像的非均勻校正。本發明專利技術能夠滿足紅外圖像在大動態范圍的非均勻性校正的要求，消除由非均勻性引起的圖像噪聲問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及紅外圖像的非均勻性校正領域，尤其涉及一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法及系統。
技術介紹
紅外成像由于具有比較強的環境適應性，對偽裝目標具有較強的識別能力，其設備具有體積小、功耗低的等特點。紅外成像技術由于這些特點在軍事和民用領域都起到了重要的作用。然而紅外探測器的自身特性，使得紅外圖像中存在非均勻性，并且嚴重影響其成像質量，所以為了得到清晰的紅外圖像，研究非均勻性校正技術成為必不可少的內容。非均勻性校正一般可以分為參考輻射源的定標和基于場景的校正方法。常見的溫度定標方法有一點溫度校正和兩點溫度校正，該類方法假設在一定時間的間隔內，探測單元的響應特性保持不變；基于場景的校正方法，如時域高通濾波，神經網絡等，該類方法通過場景序列的迭代估計，自適應更新校正參數。對于寬溫范圍條件下的圖像非均勻性校正，由于常用的一點/兩點校正，其在標定點外的非均勻性較差，采用線性模型，溫度動態范圍較窄，并不適合寬溫范圍；基于場景的計算量大，容易存在“鬼影”，工程中較少應用。目前對寬溫范圍條件下的圖像校準技術較少有應用，相關研究也比較少，因此有必要提出一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于針對現有技術中寬溫度范圍圖像校正的非均勻性較差，溫度動態范圍較窄的缺陷，提供一種能夠滿足紅外圖像在大動態范圍的非均勻性校正的要求，消除由非均勻性引起的圖像噪聲問題的寬溫范圍條件下的圖像校準方法及系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：本專利技術提供一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法，包括以下步驟：S1、使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；S2、在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，設置多項級次方程的級數為溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；S3、引入環境溫度對校正系數的影響，在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而根據修正后的校正系數完成對紅外圖像的非均勻校正。進一步地，本專利技術的步驟S1中建立多項級次方程的方法具體為：從低溫到飽和的高溫，設置三個以上的溫度段，在每個溫度段內通過黑體輻射源設置n個溫度點，紅外探測器某一像元的輸出為x，校正后的輸出為y，它們之間關系表示為多項級數方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。進一步地，本專利技術的步驟S2中求解一個溫度段內的校正系數的方法具體為：在一個溫度段內，從曲線擬合的精度考慮n取5，即將多項級數方程轉化為y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通過計算得出校正系數K5、K4、K3、A、B、C。進一步地，本專利技術的步驟S3中對校正系數進行修正的方法具體為：經過試驗和計算得出多項級數方程的四階以上系數較小，僅對多項級數方程得到的校正系數A、B、C進行修正；將得到的紅外圖像為多個子塊，分子塊得到的校正系數用下標加數字來表示，對多項級數方程中的二次參數采用幾何分解的方法，對加入漂移補償因子M1、M2、M3、m1、m2、m3的多項級數方程進行分解，最終得到校正后的探測器兩溫度段之間的某像元的輸出為：y＝x3+A′(x-M1B1-M2B2-M3)(x-m1C1-m2C2-m3)通過最小二乘法求解式中的M1、M2、M3、m1、m2、m3。本專利技術提供一種寬溫范圍條件下的圖像校準系統，包括：多項級次方程建立單元，用于使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；校正系數計算單元，用于在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，設置多項級次方程的級數為溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；校正系數修正單元，用于引入環境溫度對校正系數的影響，在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而根據修正后的校正系數完成對紅外圖像的非均勻校正。本專利技術產生的有益效果是：本專利技術的寬溫范圍條件下的圖像校準方法，采用了多段的多項級數方程求解校正系數，較一元線性方程的兩點溫度校正，提高了擬合曲線的精度，同時增加了動態范圍，滿足寬溫范圍條件下的圖像校準要求；增加了對環境溫度的校正，進一步提高了紅外圖像非均勻性的處理效果，更好的適配寬溫范圍條件下的圖像校準技術要求；能夠滿足紅外圖像在大動態范圍的非均勻性校正的要求，消除由非均勻性引起的圖像噪聲問題。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中：圖1是本專利技術實施例的寬溫范圍條件下的圖像校準方法的校正方法流程圖；圖2是本專利技術實施例的寬溫范圍條件下的圖像校準方法的具體實施例的校正方法流程圖；圖3是本專利技術實施例的寬溫范圍條件下的圖像校準方法的紅外焦平面輻射圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。如圖1所示，本專利技術實施例的寬溫范圍條件下的圖像校準方法，包括以下步驟：S1、使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；建立多項級次方程的方法具體為：從低溫到飽和的高溫，設置三個以上的溫度段，在每個溫度段內通過黑體輻射源設置n個溫度點，紅外探測器某一像元的輸出為x，校正后的輸出為y，它們之間關系表示為多項級數方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。S2、在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，設置多項級次方程的級數為溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；求解一個溫度段內的校正系數的方法具體為：在一個溫度段內，從曲線擬合的精度考慮n取5，即將多項級數方程轉化為y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通過計算得出校正系數K5、K4、K3、A、B、C。S3、引入環境溫度對校正系數的影響，在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而根據修正后的校正系數完成對紅外圖像的非均勻校正。對校正系數進行修正的方法具體為：經過試驗和計算得出多項級數方程的四階以上系數較小，僅對多項級數方程得到的校正系數A、B、C進行修正；將得到的紅外圖像為多個子塊，分子塊得到的校正系數用下標加數字來表示，對多項級數方程中的二次參數采用幾何分解的方法，對加入漂移補償因子M1、M2、M3、m1、m2、m3的多項級數方程進行分解，最終得到校正后的探測器兩溫度段之間的某像元的輸出為：y＝x3+A′(x-M1B1-M2B2-M3)(x-m1C1-m2C2-m3)通過最小二乘法求解式中的M1、M2、M3、m1、m2、m3。如圖2所示，在本專利技術的另一個具體實施例中，該方法包括以下步驟：首先將參考輻射源(黑體)從低溫到高溫分三個以上溫度段，在每個溫度段內取5個溫度點，利用公本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；S2、在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，設置多項級次方程的級數為溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；S3、引入環境溫度對校正系數的影響，在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而根據修正后的校正系數完成對紅外圖像的非均勻校正。

【技術特征摘要】
1.一種寬溫范圍條件下的圖像校準方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、使用不同溫度的均勻黑體輻射作為參考源，將其從低溫到高溫分為多個溫度段，在每個溫度段內設置多個溫度點，根據紅外探測器某一像元校正前后的輸出值，建立多項級次方程；S2、在一個溫度段內，根據曲線擬合的精度確定選取的溫度點數量，設置多項級次方程的級數為溫度點數量，進而求解出該溫度段內的校正系數；并求解各個溫度段的校正系數；S3、引入環境溫度對校正系數的影響，在多項級次方程中加入漂移補償因子并對其進行分解，根據最小二乘法求解修正后的校正系數，進而根據修正后的校正系數完成對紅外圖像的非均勻校正。2.根據權利要求1所述的寬溫范圍條件下的圖像校準方法，其特征在于，步驟S1中建立多項級次方程的方法具體為：從低溫到飽和的高溫，設置三個以上的溫度段，在每個溫度段內通過黑體輻射源設置n個溫度點，紅外探測器某一像元的輸出為x，校正后的輸出為y，它們之間關系表示為多項級數方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。3.根據權利要求2所述的寬溫范圍條件下的圖像校準方法，其特征在于，步驟S2中求解一個溫度段內的校正系數的方法具體為：在一個溫度段內，從曲線擬合的精度考慮n取5，即將多項級數方程轉化為y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通過計算得出校正系數K5、K4、K3、A、B、C。4.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張智杰，洪普，劉穎彬，趙坤，阮建斌，宮文峰，
申請(專利權)人：湖北久之洋紅外系統股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42