【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于焦平面電路測試與圖像非均勻性校正，涉及一種用于焦平面讀出電路的噪聲模型與圖像降噪方法。
技術介紹
1、隨著探測器朝著面陣、數字化讀出的方向發展。焦平面探測器技術已成為探測器技術的主要部分。焦平面探測器的讀出電路在輸出圖像或數據時往往存在行列方向上的非均勻性，并且在時間上也表現出了三維特性。因此用傳統的rms噪聲與空間噪聲作為性能評估指標已經不能對噪聲的這種三維特性進行表征，需要對噪聲模型進行改進。焦平面讀出電路中的固定條紋噪聲主要源于材料、工藝或者讀出通道之間的非均勻性，而隨時間變化的條紋噪聲主要與焦平面讀出電路的行列掃描、幀掃描有關。
2、傳統的三維噪聲模型能夠初步表征焦平面讀出電路的噪聲的三維特性，但在計算過程中沒有剔除掉各分量之間的影響，并且不能計算單獨行列的時間與空間噪聲。基于改進型的噪聲模型，將原始輸出數據拆分出行列噪聲分量，并通過數據陣列映射灰度值得到消除行列條紋的降噪圖像，能為圖像的非均勻性校正提供一種新的思路。
技術實現思路
1、(一)專利技術目的
2、本專利技術的目的是：提供一種用于焦平面讀出電路的噪聲模型與圖像降噪方法，使得能夠對焦平面讀出電路單獨行列、像元的三維噪聲特性進行測試分析，基于改進噪聲模型，能夠消除輸出圖像中的行列條紋。
3、(二)技術方案
4、為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種用于焦平面讀出電路的噪聲模型，其包括：陣列與陣列運算轉換方式；所述陣列包括原始輸出數據陣列、幀陣列、原始噪
5、本專利技術還提供一種用于焦平面讀出電路的圖像降噪方法，包括以下步驟：
6、步驟s1：對焦平面讀出電路的像元進行遮光處理，采集f幀的原始輸出數據，f≥100；
7、步驟s2：多幀采集數據轉換為幀均值陣列與原始噪聲陣列，計算得到幀-幀間噪聲，輸出原始噪聲圖像；
8、步驟s3：原始噪聲陣列轉換為列均值陣列與行均值陣列，得到行條紋陣列與列條紋陣列；
9、步驟s4：行/列條紋陣列與行/列均值陣列進行運算得到隨機噪聲陣列，計算得到空間隨機噪聲與時間-空間隨機噪聲，輸出消除了行列條紋固定噪聲的降噪圖像；
10、步驟s5：原始噪聲陣列與隨機噪聲陣列進行運算得到行列條紋噪聲陣列，計算得到空間行/列噪聲與時間行/列噪聲，輸出行列條紋噪聲圖像。
11、步驟s1中，所述的原始輸出數據的獲得過程為：
12、焦平面讀出電路工作后，通過上位機以及采集卡采集f幀的數字型輸出數據，該數字型輸出數據為原始輸出數據，采集到的原始輸出數據每一幀包含有m×n個像元，采集到的多幀原始輸出數據數據陣列中每一個像元的輸出值表示為g(i,j,k)，其中i＝1～m，j＝1～n，k＝1～f。
13、步驟s1中，所有像元輸出的總平均值s的計算公式為：
14、
15、步驟s2中，所述幀均值陣列與原始噪聲陣列的獲得包括：
16、將采集到的多幀圖像數據的每一幀所有像元輸出進行均值計算得到幀均值陣列，其公式為：
17、
18、采集到的多幀圖像陣列每一幀的所有像元數據減去對應幀的幀均值得到探測器原始噪聲陣列，其公式為：
19、
20、通過均值陣列計算幀-幀間噪聲，其公式為：
21、
22、步驟s3中，所述列/行均值陣列，行/列條紋陣列的獲得過程包括：
23、原始噪聲陣列每一幀的所有列/行進行均值運算得到所述列/行均值陣列，其公式為：
24、
25、
26、原始噪聲陣列每一幀的所有行/列減去對應幀的列/行均值得到焦平面讀出電路的所述行/列條紋陣列，其公式為：
27、
28、
29、步驟s4中，所述隨機噪聲陣列、空間隨機噪聲與時間-空間隨機噪聲，消除行列條紋固定噪聲的降噪圖像的獲得過程包括：
30、將所述行/列條紋陣列每一幀的所有列/行減去對應幀的行/列均值得到隨機噪聲陣列，其公式為；
31、
32、
33、隨機噪聲所有像元輸出的總平均值，其公式為：
34、
35、通過所述隨機噪聲陣列計算得到所述空間隨機噪聲與時間-空間隨機噪聲，其公式為：
36、
37、
38、通過隨機噪聲陣列，將陣列中像元的輸出值映射到對應坐標的灰度空間，得到的圖像即為消除行列條紋固定噪聲的降噪圖像。
39、降噪圖像與原始圖像的對比過程包括：原始輸出數據陣列中像元的輸出值映射到對應坐標的灰度空間，即為原始圖像；降噪圖像為隨機噪聲陣列中像元的輸出值。
40、步驟s5中，所述行列條紋噪聲陣列，空間行/列噪聲與時間行/列噪聲，行列條紋噪聲圖像的獲得過程包括：
41、將原始噪聲陣列的像元數據減去隨機噪聲陣列中對應像元數據得到行列條紋噪聲陣列，其公式為：
42、nstripe(i,j,k)＝n(i,j,k)-nrandom(i,j,k)
43、行列條紋噪聲陣列所有像元輸出的總平均值的計算公式為：
44、
45、通過所述行列條紋噪聲陣列計算得到所述空間行/列噪聲與時間行/列噪聲，其公式為：
46、
47、
48、
49、
50、通過行列條紋噪聲陣列，將陣列中像元的輸出值映射到對應坐標的灰度空間，得到行列條紋的噪聲圖像。
51、(三)有益效果
52、上述技術方案所提供的用于焦平面讀出電路的噪聲模型與圖像降噪方法，具有以下有益效果：
53、1.本專利技術設計的噪聲模型，采用了矩陣、均值相減等思想，將原始輸出數據拆為不同的陣列，再通過不同的陣列計算不同噪聲分量的時間與空間上的非均勻性，在計算的過程中剔除掉了其他噪聲分量產生的影響，更加精確，具有較強的隔離性。
54、2.本專利技術設計的噪聲模型通過不同的陣列計算噪聲分量，能夠以幀、像素、行和列為單位對噪聲特性進行單獨分析，彌補了傳統模型不能單獨分析行列噪聲特性的不足。
55、3.本專利技術方法簡潔，容易實現，能夠在各種編程語言上進行設計，并基于矩陣的思想，將轉換后的數據輸出能夠得到所需的噪聲圖像與降噪圖像，較于傳統噪聲模型更加直觀，易于分析焦平面讀出電路的噪聲特性。
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1.一種用于焦平面讀出電路的噪聲模型，其特征在于，包括：陣列與陣列運算轉換方式；所述陣列包括原始輸出數據陣列、幀陣列、原始噪聲陣列、行/列均值陣列、行/列條紋陣列、隨機噪聲陣列、行列條紋噪聲陣列；所述陣列轉換方式包括將原始輸出數據陣列以幀為單位求均值轉換為幀均值陣列，原始輸出數據陣列減去幀均值陣列轉換為原始噪聲陣列，原始噪聲陣列以行/列為單位求均值轉換為行/列均值陣列，原始噪聲陣列的每行/列減去列/行均值轉換為行/列條紋陣列，行/列條紋陣列減去行/列均值陣列轉換為隨機噪聲陣列，原始噪聲陣列減去隨機噪聲陣列轉換為行列條紋噪聲陣列。
2.一種采用權利要求1所述噪聲模型的用于焦平面讀出電路的圖像降噪方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的圖像降噪方法，其特征在于，步驟S1中，所述的原始輸出數據的獲得過程為：
4.根據權利要求3所述的圖像降噪方法，其特征在于，步驟S1中，所有像元輸出的總平均值S的計算公式為：
5.根據權利要求4所述的圖像降噪方法，其特征在于，步驟S2中，所述幀均值陣列與原始噪聲陣列的獲得包括：
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