基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，该方法中涉及装置包括相机、图像传感器、夹具、计算机、电源和积分球。该方法首先调整夹具使相机对准积分器出光口，令积分器出光口发射出的光线均匀成像于图像传感器的焦平面上，然后进行采图，通过数据处理软件分析后代入公式计算获取图像亮度非均匀性，将辐照后图像传感器安装到相机上重复上述测试步骤，计算出相机在不同累积剂量下图像亮度非均匀性，最后根据辐照前后相机亮度非均匀性与辐照前图像传感器PRNU计算获得不同累积剂量下图像传感器PRNU退化后的估计值。本发明专利技术能够快速对辐照后图像传感器PRNU的退化值进行评估，方法简单，实用性强。实用性强。实用性强。

A rapid evaluation method of PRNU degradation of image sensor after irradiation based on camera brightness nonuniformity

【技术实现步骤摘要】
基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法


[0001]本专利技术涉及图像传感器性能评估
，具体涉及一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法。

技术介绍

[0002]在如今工业生产和日常生活中,相机成为一类对环境信息进行采集的重要工具。相较于昂贵的专业设备,相机具有价格低、操作便捷等诸多优点。相机系统一般由光学系统、成像系统、数据处理和传输系统组成。其中成像系统是相机的重要组成部分，它的性能决定了相机系统的亮度非均匀性的大小。相机系统亮度指的是不同区域的成像后亮度的效果具有差异性。
[0003]核工业的作业工况多数是强辐射环境。由于辐射环境的恶劣，为保证工作人员与设施的安全，需要应用相机系统以实现精细化远程遥控操作。但核辐射环境中的γ射线、中子等作用于相机系统，可产生瞬时效应和累积辐射损伤，导致器件参数退化或功能衰退，影响相机的均匀性等参数。
[0004]在照明光源辐射强度、拍摄物体表面光谱反射比、光学系统传输函数不发生变化的情况下，相机成像亮度非均匀性与相机内置图像传感器的光响应非均匀性(PRNU)与暗信号非均匀性(DSNU)有重要联系。图像传感器PRNU、DSNU的测试与估算方法在不断发展中,目前主要基于EMVA1288标准对两个参数进行评估，但随着图像传感器尺寸、分辨率的增长，测试需要消耗的时间大幅上升。本专利技术根据辐照前后相机亮度非均匀性与辐照前图像传感器PRNU计算获得不同累积剂量下图像传感器PRNU退化后的估计值。相比于EMVA1288标准，本专利技术能够快速对辐照后图像传感器PRNU的退化值进行评估。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，从相机亮度非均匀性的变化入手，分析计算出图像传感器辐照后PRNU的退化值，提供一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，该方法中涉及装置包括相机、图像传感器、夹具、计算机、电源和积分球。该方法首先调整夹具使相机对准积分器出光口，令积分器出光口发射出的光线均匀成像于图像传感器的焦平面上，然后进行采图，通过数据处理软件分析后代入公式计算获取图像亮度非均匀性，将辐照后图像传感器安装到相机上重复上述测试步骤，计算出相机在不同累积剂量下图像亮度非均匀性，最后根据辐照前后相机亮度非均匀性与辐照前图像传感器PRNU计算获得不同累积剂量下图像传感器PRNU退化后的估计值。本专利技术能够快速对辐照后图像传感器PRNU的退化值进行评估，方法简单，实用性强。
[0006]本专利技术所述的一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，该方法中涉及装置是由相机(1)、夹具(2)、图像传感器(3)、积分球(4)、计算机(5)和电源(6)组成，将图像传感器(3)安装在相机(1)上，相机(1)固定在夹具(2)中，在夹具(2)
的前端放置积分球(4)，相机(1)与计算机(5)和电源(6)连接，具体操作按下列步骤进行：
[0007]a、将图像传感器(3)安装在相机(1)，将相机(1)固定在夹具(2)上，再将夹具(2)放置在积分球(4)前方；
[0008]b、相机(1)与计算机(5)和电源(6)连接，打开电源(6)与积分球(4)，开始进行测试，测试时需关闭设备周围所有照明光源；
[0009]c、调整夹具(2)的角度和高度，使夹具(2)上的相机(1)固定的图像传感器(3)对准积分球(4)的出光口，使积分球(4)出光口的光线均匀成像于图像传感器(3)的焦平面上，固定夹具(2)，保持夹具(2)与积分球(4)之间的距离不变；
[0010]d、调整积分球(4)的亮度，令计算机(5)在积分时间不变的情况下采集整幅图像，并使像素输出的灰度值位于47.5％
‑
52.5％饱和灰度值范围内；
[0011]e、计算机(5)在与步骤d中的积分时间保持一致的情况下进行采集20幅图像；
[0012]f、将步骤e中采集的20幅光场图像导入数据处理软件，选取图像处理的区域，并对选取区域进行子区域划分；
[0013]g、将步骤f选定的图像处理区域，经软件处理输出每幅图像处理区域内各子区域的亮度Y值，选出其中最大与最小亮度值max[Y(i)]与min[Y(i)]，并代入公式(1)计算出20幅光场图像亮度非均匀性的均值DY0，式中n为采图数量；
[0014][0015]h、将辐照到任意累积剂量的图像传感器(3)安装在相机(1)，将相机(1)固定在夹具(2)上，重复步骤b、c、d、e、f、g，得到辐照后光场图像亮度非均匀性的均值DY1；
[0016]i、将步骤g、h得到的亮度非均匀性均值DY0、DY1与辐照前图像传感器的PRNU的测量值PRNU0代入公式(2)
[0017][0018]计算出图像传感器PRNU辐照后的估计值PRNU1。
[0019]本专利技术所述的一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，对于完整的相机系统，在测试设备保持一致的情况下，数据具有可重复性。相机亮度非均匀性的变化主要受图像传感器PRNU与DSNU的影响，光场下相机亮度非均匀性受PRNU的影响远大于DSNU的影响，因此可通过对相机亮度非均匀性进行测量分析快速获得辐照后图像传感器PRNU的变化值。相比于EMVA1288标准，本专利技术能够快速对辐照后图像传感器PRNU的退化值进行评估。
[0020]本专利技术所述的一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，通过将辐照前后的相机亮度非均匀性参数与图像传感器PRNU的初始值进行公式的计算可以得到辐照后的图像传感器PRNU的估计值；
[0021]图像选定区域的亮度非均匀性DY均值的计算：
[0022][0023]式(1)中，Y(i)为序号为i的图像选定区域内部分割后子区域Y的测试值，其中最大与最小亮度值分别为max[Y(i)]与min[Y(i)]，n为图像数量；
[0024]辐照后图像传感器PRNU的估计值PRNU1的计算公式为：
[0025][0026]式(2)中，PRNU1为辐照后图像传感器PRNU的估计值，DY0为辐照前相机亮度非均匀性的均值，DY1为辐照后相机亮度非均匀性的均值，PRNU0为辐照前图像传感器PRNU的测试值。
[0027]本专利技术所述的一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，是利用相机系统实际拍摄积分球出光口射出的均匀光，通过采取图像、软件处理获得每幅图像处理区域内各个子区域的亮度Y值，选出其中最大与最小亮度值，并代入公式计算图像亮度非均匀性，然后将辐照后图像传感器安装到相机上重复上述测试步骤，计算出相机在不同累积剂量下图像亮度非均匀性，最后根据辐照前后相机亮度非均匀性与辐照前图像传感器PRNU计算获得不同累积剂量下图像传感器PRNU退化后的估计值。本专利技术能够快速对辐照后图像传感器PRNU的退化值进行评估。
[0028]本专利技术所述的一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相机亮度非均匀性的图像传感器辐照后PRNU退化快速评估方法，其特征在于，该方法中涉及装置是由相机(1)、夹具(2)、图像传感器(3)、积分球(4)、计算机(5)和电源(6)组成，将图像传感器(3)安装在相机(1)上，相机(1)固定在夹具(2)中，在夹具(2)的前端放置积分球(4)，相机(1)与计算机(5)和电源(6)连接，具体操作按下列步骤进行：a、将图像传感器(3)安装在相机(1)，将相机(1)固定在夹具(2)上，再将夹具(2)放置在积分球(4)前方；b、相机(1)与计算机(5)和电源(6)连接，打开电源(6)与积分球(4)，开始进行测试，测试时需关闭设备周围所有照明光源；c、调整夹具(2)的角度和高度，使夹具(2)上的相机(1)固定的图像传感器(3)对准积分球(4)的出光口，使积分球(4)出光口的光线均匀成像于图像传感器(3)的焦平面上，固定夹具(2)，保持夹具(2)与积分球(4)之间的距离不变；d、调整积分球(4)的亮度，令计算机(5)在积...

【专利技术属性】
技术研发人员：李豫东，王海川，冯婕，文林，郭旗，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：