红外图像处理方法、装置、系统以及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及红外图像处理技术领域，提供一种红外图像处理方法、装置、系统以及计算机可读存储介质。本发明专利技术基于黑体数据的列均值数据进行列条纹校正，即根据红外图像的灰度值，利用黑体数据的列均值数据，判断列条纹所处的温度得到列条纹；然后将非均匀校正输出的红外图像去除列条纹，输出列条纹校正的红外图像。本发明专利技术基于多段两点与不同温度区间的列条纹校正结合的融合校正，相比现有的多点校正的数据点较少，降低运算的复杂度和校正的准确性，不需要增加DDR读写功能，降低了内存和复杂度，可进一步提高校正的精度和准确率。进一步提高校正的精度和准确率。进一步提高校正的精度和准确率。

【技术实现步骤摘要】
红外图像处理方法、装置、系统以及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及红外图像处理
，尤其是基于FPGA内存优化的红外图像的校正，具体而言涉及一种红外图像处理方法、装置、系统以及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]红外热成像技术有效地拓宽了人类的视力范围，在军事和民用领域都有广泛的应用。红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形。
[0003]在红外热成像探测系统中，主要通过探测器进行辐射的探测并通过后端的处理电路进行信号处理，将热辐射信号转换为温度/温度场的分布，形成可视化的图像和图形以及其动态变化过程。红外图像中的不规则条纹是红外焦平面阵列非均匀性的体现，其产生的非均匀性是制约红外成像系统成像质量的关键因素。然而，非均匀性产生的原因十分复杂，在成像系统/仪器生产过程中完全消除其非均匀性是不现实的，目前常用的方式是通过非均匀性校正来提高其性能有效去除图像的非均匀性，补偿探测器的响应不一致，去除低频固定模式噪声，改善图像质量。
[0004]现有技术针对基于黑体标定的校正方法中，以两点校正最为常用。目前从市售成熟红外热成像探测系统(红外相机)往往通过两点校正方式来计算每一个探测元在若干个焦平面阵列温度下的校正系数，然后存储至FPGA的寄存器中，在实际采集中，根据当前FPGA的温度进行插值计算，得到相应的校正系数，实现噪声的消除。
[0005]在进一步的优化过程中，改善两点校正存在的列条纹的问题，多点校正可解决两点校正不完全出现的列条纹问题，但需要存储(n+1)*i
max
*j
max
数据内存，其中n为温度区间个数，i
max
，j
max
为像素点的行数、列数，需要FPGA存储更多的参数，占用大量的FPGA内存，该方法不可避免地增加了功耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的的第一方面在于提供一种基于FPGA内存优化的红外图像处理方法，基于多段两点与不同温度区间的列条纹校正结合的融合校正，相比现有的多点校正选取的温度点的少，降低运算的复杂度和校正的准确性，用作多点校正(多段两点)的补充或代替。
[0007]进一步地，本专利技术在的第一方面目的基础上，对列条纹校正进行优化，还基于黑体列均值数据判断进行列条纹优化校正，降低FPGA的内存占用，同时可用FPGA的片内进行内存，不需要增加DDR读写功能，降低内存使用和复杂度，并进一步提高校正的准确率和精度。
[0008]根据本专利技术目的的第一方面提出一种红外图像处理方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、获取红外探测器采集的不同温度的黑体数据；
[0010]步骤2、图像预处理；
[0011]步骤3、基于预处理后的黑体数据，采用多点校正(包含两点校正)的方式得到增益系数和偏置系数；
[0012]步骤4、基于增益系数和偏置系数对黑体数据进行校正，得到不同温度下校正的黑体数据，并获取不同温度下对应的列条纹；
[0013]步骤5、基于增益系数和偏置系数对输入的红外图像进行非均匀校正；以及
[0014]步骤6、根据红外图像的灰度值，利用黑体的温度数据判断列条纹所处的温度，获得所处温度下的列条纹，对红外图像进行列条纹校正，得到去除列条纹的红外图像输出。
[0015]根据本专利技术目的的第二方面提出一种基于FPGA内存优化的红外图像处理方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1、获取红外探测器采集的不同温度的黑体数据；
[0017]步骤2、图像预处理；
[0018]步骤3、基于预处理后的黑体数据，采用多点校正(包含两点校正)的方式得到增益系数和偏置系数；
[0019]步骤4、基于增益系数和偏置系数对黑体数据进行校正，得到不同温度下校正的黑体数据，并获取不同温度下对应的列条纹；
[0020]步骤5、基于增益系数和偏置系数对输入的红外图像进行非均匀校正；以及
[0021]步骤6、计算黑体数据的列均值数据，然后根据红外图像的灰度值，利用黑体数据的列均值数据，判断列条纹所处的温度得到列条纹；然后将非均匀校正输出的红外图像去除列条纹，输出列条纹校正的红外图像。
[0022]在优选的方式中，在步骤6替换前述第一方面的中的基于黑体数据进行列条纹校正，而是采用黑体数据的列均值进行优化校正，具体包括：
[0023]1)计算去盲元后的黑体列均值数据E'
T
,根据Y
n
(i,j)的灰度值，利用E'
T
判断列条纹所处的温度T,得到列条纹D
T
。
[0024]2)基于Y'
n
(i,j)＝Y
n
(i,j)-D
T
，得到去除列条纹的场景图Y'
n
(i,j)。
[0025]由此，在本专利技术的第二方面提出的基于FPGA内存优化的红外图像处理方法中，在多段两点校正与不同温度区间的列条纹校正的基础上，对列条纹校正进行优化，还基于黑体列均值数据判断进行列条纹优化校正，降低FPGA的内存占用，同时可用FPGA的片内进行内存，不需要增加DDR读写功能，降低内存使用和复杂度，并进一步提高校正的准确率和精度。
[0026]根据本专利技术目的的第三方面提出一种基于FPGA内存优化的红外图像处理装置，包括：
[0027]用于获取红外探测器采集的不同温度的黑体数据的模块；
[0028]用于图像预处理的模块；
[0029]用于基于预处理后的黑体数据，采用多点校正(包含两点校正)的方式得到增益系数和偏置系数的模块；
[0030]用于基于增益系数和偏置系数对黑体数据进行校正，得到不同温度下校正的黑体数据，并获取不同温度下对应的列条纹的模块；
[0031]用于基于增益系数和偏置系数对输入的红外图像进行非均匀校正的模块；以及
[0032]用于基于黑体数据的列均值数据进行列条纹校正的模块，即根据输入的红外图像的灰度值，利用黑体数据的列均值数据，判断列条纹所处的温度得到列条纹；然后将非均匀校正输出的红外图像去除列条纹，输出列条纹校正的红外图像。
[0033]根据本专利技术目的的第四方面提出一种计算机系统，包括：
[0034]一个或多个处理器；
[0035]存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行所述红外图像处理方法的过程。
[0036]根据本专利技术目的的第五方面提出一种存储软件的计算机可读取介质，所述软件包括能通过一个或多个计算机执行的指令，所述指令在被所述一个或多个计算机执行时执行红外图像处理方法的过程。
[0037]由以上本专利技术的技术方案可见，与现有技术相比，本专利技术的显著优点在于：
[0038]1)本专利技术提出一种基于多点校正(包含两点校正)算法与列条纹校正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA内存优化的红外图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取红外探测器采集的不同温度的黑体数据；步骤2、图像预处理；步骤3、基于预处理后的黑体数据，采用多点校正的方式得到增益系数和偏置系数；步骤4、基于增益系数和偏置系数对黑体数据进行校正，得到不同温度下校正的黑体数据，并获取不同温度下对应的列条纹；步骤5、基于增益系数和偏置系数对输入的红外图像进行非均匀校正；以及步骤6、基于黑体数据的列均值数据进行列条纹校正：根据红外图像的灰度值，利用黑体数据的列均值数据，判断列条纹所处的温度得到列条纹；然后将非均匀校正输出的红外图像去除列条纹，输出列条纹校正的红外图像。2.根据权利要求1所述的红外图像处理方法，其特征在于，在所述步骤1中，以设定的温度采集间隔T0为周期，采集不同温度T对应的黑体数据E
T
。3.根据权利要求1所述的红外图像处理方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据多点校正的方式确定增益系数和偏置系数，包括以下操作：步骤S31、根据计算增益系数a
n
(i,j)；步骤S32、根据计算偏置系数b
n
(i,j)；其中，V
H
表示高温下采集的黑体数据的所有像素点的平均灰度值；V
L
表示低温下采集的黑体数据的所有像素点的平均灰度值；表示高温下采集的探测元(i,j)的灰度值；表示低温下采集的探测元(i,j)的灰度值。n表示多点校正的区间数目。4.根据权利要求1所述的基于FPGA内存优化的红外图像处理方法，其特征在于，在所述步骤4中，通过以下操作获得不同温度T对应的列条纹D
T
：步骤S41、对预处理的黑体数据，取每一列的均值，得到对应温度下黑体数据的列均值向量C
T
；C
T
＝C
T1
,C
T2
,...,C
Tj
；C
Tj
表示为温度为T时图像第j列的均值，j
max
为黑体数据对应黑体图的像素点的列数；步骤S42、对得到的列均值向量C
T
进行平滑，去除条纹量，平滑处理后的列均值向量命名为C
T
'，C
T
'＝C
T1
',C
T2
',...,C
Tj
'；C
Tj
'为平滑后第j点的值；以及步骤S43、将对应温度下黑体数据的列均值向量与平滑后的列均值向量相减，得到对应温度下的列条纹为D
T
，D
T
＝C
T-C
T
'，D＝D1,D2,...,D
j
。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝辉，蒋志芳，吉莉，陈莹妍，吴杰，李中文，时亚辉，吴旭东，蔡璐，于世孔，许鑫龙，王紫博，葛志浩，姚文婷，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：