[发明专利]基于FPGA的红外线列探测器非均匀校正方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于红外线列探测器图像数据处理技术，尤其涉及一种基于FPGA的红外线列探测器非均匀校正方法和装置。

背景技术

红外图像的实时非均匀校正是红外图像处理中的一项关键技术，红外焦平面器件是当今技术性能最先进的红外探测器，用它构成的红外成像系统具有结构简单、工作稳定可靠、灵敏度高、噪声等效温差性能好等优点，是当今国内外重点发展的新一代红外探测器．红外线列探测器是国内外重点发展的红外焦平面器件之一，随着生产材料和制作工艺的不断提高，高分辨率或者说长线列红外探测器已经成功研制生产，并且在国外已经装备部队，国内正处于样机研制阶段。高分辨率红外线列探测器像元读出通道越来越多，像576*6红外线列探测器像元读出通道多达16个通道，虽然单个通道像元读出速率不是很高，可合并像元读出速率却非常高。实时非均匀校正的速度设计成为此类红外成像系统的瓶颈问题。以576*6红外线列探测器为例，该探测器有16个独立的输出通道，单通道输出速率为5MHz，合并像元的输出速率高达80MHz。

利用FPGA实现红外探测器的非均匀校正是目前比较流行的一种实现方案。红外焦平面阵列由多个探测元组成，每个探测元对应红外图像中的一个像素点。由于各种因素的影响，焦平面阵列各个探测元对同样的外部输入出现响应不一致的现象，这就是所谓的红外焦平面阵列的非均匀性。非均匀性的产生有两个方面的原因：内部原因主要是探测元在工艺上很难做到完全一致，导致材料和结构上不同；外部原因则是由于环境温度变化、光学系统结构等。焦平面阵列的非均匀性会严重影响焦平面阵列的成像质量，甚至会完全淹没信号，因此，必须对非均匀性进行校正。

焦平面阵列的探测元响应模型为：

P(i,j,Φ)＝G_ij·Φ+O_ij    （1）

上式中，(i,j)为探测元的空间位置，G_ij为(i,j)处探测元的增益，O_ij为(i,j)处探测元的偏移，Φ为探测元的输入通量，P(i,j,Φ)为探测元的输出信号。

焦平面阵列的非均匀性主要表现在各探测元的增益和偏移不一致。

两点法校正的目的是为了使得各探测元的增益参数和偏移参数在同一温度下具有相同的响应特性。首先，选择高温和低温两个温度作为定标点，所选择的高温和低温两个定标点为探测器的正常工作的温度范围。由式（1）可知，两个温度下的输出分别为：

P(i,j,Φ_L)＝G_ij·Φ_L+O_ij

P(i,j,Φ_H)＝G_ij·Φ_H+O_ij    （2）

从而增益参数和偏移参数可以通过下式得出：

Gij=P(i,j,ΦH)-P(i,j,ΦL)ΦH-ΦL]]>