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基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法
【专利摘要】本发明提供一种基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，根据外部控制信号，由超帧成像处理电路对红外焦平面探测器输出的连续两帧图像进行局部运动估计，判断场景变换速度；在红外成像系统单帧成帧时间内，通过读出电路对探测器产生的原始光电流信号进行多次读出；根据场景变换速度，选择相应的子帧累加方法，用超帧成像处理电路对子帧进行非均匀性校正补偿、子帧累加、产生新图像帧、新图像帧映射、其余图像处理，按常规红外成像系统图像输出帧频、格式输出。本发明不仅具备传统超帧算法的优势，而且通过嵌入式平台完成超帧处理，免除了复杂专用装置的使用，并通过对场景图像变换速度的考虑，选定合适的子帧累加方法，优化超帧处理能力。
【专利说明】基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帖处理方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于固定积分时间的嵌入式红外图像超峽处理方法，属于红外成 像【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 由于红外成像系统具有隐蔽性好、抗干扰、能识别伪装、获取的信息丰富等优点， 目前被广泛应用于战略预警、战术报警、侦察、观瞄、导航、制导、遥感、气象、医学和科学研 究等军事和民用的各个领域。特别是随着与红外成像技术相关的一些基础研究得到快速发 展之后，对现代红外成像系统的性能也提出了更高的要求，譬如要求红外成像系统具有较 高的灵敏度W及较大的动态范围等等。
[0003] 在红外焦平面成像系统中，探测器组件作为其核也部件，能够实现红外福射到光 电流的转换。而该一组件中的读出电路的作用是；检出红外焦平面探测器输出的微弱信号， 经处理后按一定的时序输出到后续电路。读出电路从功能上可W分为读出单元电路及多路 传输电路两部分，读出单元电路是读出电路的重要组成部分，其功能是将探测器产生的光 电流信号提出、放大、积分并转换为电压信号；多路传输电路是将来自各探测器单元的电压 信号依次传输到读出电路的单个输出端，实现电学扫描。读出电路的具体工作原理为：探测 器单元输出的光电流ip在积分电容C ht上进行积分，经过一定的积分时间T ht，电容两端的 电压V。经多路传输电路输出，此时读出单元电路输出的信号电压为：
[0004]

【权利要求】
1. 基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一：根据外部控制信号，由常规红外成像电路构成的超帧成像处理电路对红外成 像系统探测器输出的连续两帧图像进行局部图像的运动估计，根据该运动估计结果判断场 景变换速度的快或者慢； 步骤二：在常规红外成像系统单帧成帧时间内，在基于嵌入式超帧成像电路的控制下， 通过读出电路对红外焦平面探测器产生的原始光电流信号进行多次读出，并将读出的数据 通过采样电路送至大容量高位深高速缓存中进行存储； 步骤三：根据步骤一的场景变换速度的快或慢的判断，选择与该判断相适应的子帧累 加方法，之后通过超帧成像处理电路对这些子帧进行非均匀性校正补偿、子帧累加、产生新 的图像帧、新图像帧映射、其余图像处理算法处理之后，按照常规红外成像系统的图像输出 帧频、格式予以实时输出。
2. 按照权利要求1所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述步骤一中，当进行连续两帧图像的局部图像运动估计时，需要针对连续两帧图像 的相同位置像素矩阵进行运动估计的计算，判断出两帧之间的相对位移像素值，将此计算 得出值与理论设定的场景变换快慢门限像素移动值进行下列比较：计算得出值大于理论设 定的场景变换快慢门限像素移动值时，判定为场景变换速度快；计算得出值小于理论设定 的场景变换快慢门限像素移动值时，判定为场景变换速度慢。
3. 按照权利要求1所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述步骤二中，当红外焦平面探测器读出电路输出的原始信号为模拟信号时，在超帧 成像处理电路设计中需要增加模-数转换电路的设计，以完成对探测器输出原始模拟信号 的采样；当红外焦平面探测器读出电路输出的原始信号为数字信号时，用超帧成像电路直 接对探测器输出的数字信号直接进行采样。
4. 按照权利要求1所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述步骤三中的子帧累加方法具体根据步骤一所判断的场景变换速度快或慢的结果， 进行下列选�。� A) 判断的场景变换速度慢，并且获取子帧时所采用的积分时间为固定但不同时，对子 帧进行对应像素的简单累加或者其他方法累加，以获得新的图像�。� B) 判断的场景变换速度快，并且获取子帧时所采用的积分时间为固定但不同时，对子 帧先进行特征图像配准，再将配准区域进行对应像素的简单累加或者其他方法累加，以获 得新的图像�。� C) 通过超帧成像处理电路对上述A)或B)新获得的图像帧加以其它图像处理算法处理 之后，即可在常规红外成像系统单帧成帧时间之内，输出完成超帧之后的单帧红外图像，也 即完成一次超帧过程。
5. 按照权利要求4所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述的简单累加法是将获得的子帧简单地每累加够一定数量产生一个新的�。�：第 1子帧到第m子帧累加后产生新的第1�。趍+1子帧到2m子帧累加后产生新的第2子�。� 以此类推。
6. 按照权利要求4所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述的其他方法累加是：对于采用固定但不同的积分时间获得的子帧图像，按照滑动 累加或加权累加方法来完成。
7. 按照权利要求4所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其特征 在于所述的特征图像配准是：分别提取两个或多个图像的点、线、面等特征，对该特征进行 参数描述，然后运用所描述的参数来进行匹配。
8. 按照权利要求4或6所述的基于固定积分时间的嵌入式红外图像超帧处理方法，其 特征在于所述积分时间为固定但不同是指：在常规红外成像系统单帧成帧时间内，对焦平 面探测器原始光电流信号进行多次积分读出的读出次数是固定的，同时对于每一次读出所 采用的积分时间也是固定的，但是每一次读出所采用的积分时间是不相同的。
【文档编号】G01J5/22GK104486562SQ201410826707
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】洪闻青, 姚立斌, 姬荣斌, 刘传明, 王杰, 向麟槐, 王羽 申请人:昆明物理研究所