一种宽温范围条件下的图像校准方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种宽温范围条件下的图像校准方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；S2、在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；S3、在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而完成对红外图像的非均匀校正。本发明专利技术能够满足红外图像在大动态范围的非均匀性校正的要求，消除由非均匀性引起的图像噪声问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外图像的非均匀性校正领域，尤其涉及一种宽温范围条件下的图像校准方法及系统。
技术介绍
红外成像由于具有比较强的环境适应性，对伪装目标具有较强的识别能力，其设备具有体积小、功耗低的等特点。红外成像技术由于这些特点在军事和民用领域都起到了重要的作用。然而红外探测器的自身特性，使得红外图像中存在非均匀性，并且严重影响其成像质量，所以为了得到清晰的红外图像，研究非均匀性校正技术成为必不可少的内容。非均匀性校正一般可以分为参考辐射源的定标和基于场景的校正方法。常见的温度定标方法有一点温度校正和两点温度校正，该类方法假设在一定时间的间隔内，探测单元的响应特性保持不变；基于场景的校正方法，如时域高通滤波，神经网络等，该类方法通过场景序列的迭代估计，自适应更新校正参数。对于宽温范围条件下的图像非均匀性校正，由于常用的一点/两点校正，其在标定点外的非均匀性较差，采用线性模型，温度动态范围较窄，并不适合宽温范围；基于场景的计算量大，容易存在“鬼影”，工程中较少应用。目前对宽温范围条件下的图像校准技术较少有应用，相关研究也比较少，因此有必要提出一种宽温范围条件下的图像校准方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中宽温度范围图像校正的非均匀性较差，温度动态范围较窄的缺陷，提供一种能够满足红外图像在大动态范围的非均匀性校正的要求，消除由非均匀性引起的图像噪声问题的宽温范围条件下的图像校准方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种宽温范围条件下的图像校准方法，包括以下步骤：S1、使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；S2、在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，设置多项级次方程的级数为温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；S3、引入环境温度对校正系数的影响，在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而根据修正后的校正系数完成对红外图像的非均匀校正。进一步地，本专利技术的步骤S1中建立多项级次方程的方法具体为：从低温到饱和的高温，设置三个以上的温度段，在每个温度段内通过黑体辐射源设置n个温度点，红外探测器某一像元的输出为x，校正后的输出为y，它们之间关系表示为多项级数方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。进一步地，本专利技术的步骤S2中求解一个温度段内的校正系数的方法具体为：在一个温度段内，从曲线拟合的精度考虑n取5，即将多项级数方程转化为y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通过计算得出校正系数K5、K4、K3、A、B、C。进一步地，本专利技术的步骤S3中对校正系数进行修正的方法具体为：经过试验和计算得出多项级数方程的四阶以上系数较小，仅对多项级数方程得到的校正系数A、B、C进行修正；将得到的红外图像为多个子块，分子块得到的校正系数用下标加数字来表示，对多项级数方程中的二次参数采用几何分解的方法，对加入漂移补偿因子M1、M2、M3、m1、m2、m3的多项级数方程进行分解，最终得到校正后的探测器两温度段之间的某像元的输出为：y＝x3+A′(x-M1B1-M2B2-M3)(x-m1C1-m2C2-m3)通过最小二乘法求解式中的M1、M2、M3、m1、m2、m3。本专利技术提供一种宽温范围条件下的图像校准系统，包括：多项级次方程建立单元，用于使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；校正系数计算单元，用于在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，设置多项级次方程的级数为温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；校正系数修正单元，用于引入环境温度对校正系数的影响，在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而根据修正后的校正系数完成对红外图像的非均匀校正。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的宽温范围条件下的图像校准方法，采用了多段的多项级数方程求解校正系数，较一元线性方程的两点温度校正，提高了拟合曲线的精度，同时增加了动态范围，满足宽温范围条件下的图像校准要求；增加了对环境温度的校正，进一步提高了红外图像非均匀性的处理效果，更好的适配宽温范围条件下的图像校准技术要求；能够满足红外图像在大动态范围的非均匀性校正的要求，消除由非均匀性引起的图像噪声问题。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的宽温范围条件下的图像校准方法的校正方法流程图；图2是本专利技术实施例的宽温范围条件下的图像校准方法的具体实施例的校正方法流程图；图3是本专利技术实施例的宽温范围条件下的图像校准方法的红外焦平面辐射图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的宽温范围条件下的图像校准方法，包括以下步骤：S1、使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；建立多项级次方程的方法具体为：从低温到饱和的高温，设置三个以上的温度段，在每个温度段内通过黑体辐射源设置n个温度点，红外探测器某一像元的输出为x，校正后的输出为y，它们之间关系表示为多项级数方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。S2、在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，设置多项级次方程的级数为温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；求解一个温度段内的校正系数的方法具体为：在一个温度段内，从曲线拟合的精度考虑n取5，即将多项级数方程转化为y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通过计算得出校正系数K5、K4、K3、A、B、C。S3、引入环境温度对校正系数的影响，在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而根据修正后的校正系数完成对红外图像的非均匀校正。对校正系数进行修正的方法具体为：经过试验和计算得出多项级数方程的四阶以上系数较小，仅对多项级数方程得到的校正系数A、B、C进行修正；将得到的红外图像为多个子块，分子块得到的校正系数用下标加数字来表示，对多项级数方程中的二次参数采用几何分解的方法，对加入漂移补偿因子M1、M2、M3、m1、m2、m3的多项级数方程进行分解，最终得到校正后的探测器两温度段之间的某像元的输出为：y＝x3+A′(x-M1B1-M2B2-M3)(x-m1C1-m2C2-m3)通过最小二乘法求解式中的M1、M2、M3、m1、m2、m3。如图2所示，在本专利技术的另一个具体实施例中，该方法包括以下步骤：首先将参考辐射源(黑体)从低温到高温分三个以上温度段，在每个温度段内取5个温度点，利用公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温范围条件下的图像校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；S2、在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，设置多项级次方程的级数为温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；S3、引入环境温度对校正系数的影响，在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而根据修正后的校正系数完成对红外图像的非均匀校正。

【技术特征摘要】
1.一种宽温范围条件下的图像校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用不同温度的均匀黑体辐射作为参考源，将其从低温到高温分为多个温度段，在每个温度段内设置多个温度点，根据红外探测器某一像元校正前后的输出值，建立多项级次方程；S2、在一个温度段内，根据曲线拟合的精度确定选取的温度点数量，设置多项级次方程的级数为温度点数量，进而求解出该温度段内的校正系数；并求解各个温度段的校正系数；S3、引入环境温度对校正系数的影响，在多项级次方程中加入漂移补偿因子并对其进行分解，根据最小二乘法求解修正后的校正系数，进而根据修正后的校正系数完成对红外图像的非均匀校正。2.根据权利要求1所述的宽温范围条件下的图像校准方法，其特征在于，步骤S1中建立多项级次方程的方法具体为：从低温到饱和的高温，设置三个以上的温度段，在每个温度段内通过黑体辐射源设置n个温度点，红外探测器某一像元的输出为x，校正后的输出为y，它们之间关系表示为多项级数方程：y＝K0+K1x+K2x2+....+Knxn。3.根据权利要求2所述的宽温范围条件下的图像校准方法，其特征在于，步骤S2中求解一个温度段内的校正系数的方法具体为：在一个温度段内，从曲线拟合的精度考虑n取5，即将多项级数方程转化为y＝K5x5+K4x4+K3x3+A(x+B)(x+C)，通过计算得出校正系数K5、K4、K3、A、B、C。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智杰，洪普，刘颖彬，赵坤，阮建斌，宫文峰，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42