[go: up one dir, main page]

RU2297728C1 - Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning - Google Patents

Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning Download PDF

Info

Publication number
RU2297728C1
RU2297728C1 RU2005125113/09A RU2005125113A RU2297728C1 RU 2297728 C1 RU2297728 C1 RU 2297728C1 RU 2005125113/09 A RU2005125113/09 A RU 2005125113/09A RU 2005125113 A RU2005125113 A RU 2005125113A RU 2297728 C1 RU2297728 C1 RU 2297728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
elements
scene
samples
neighboring
Prior art date
Application number
RU2005125113/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Дмитриевич Бурлаков (RU)
Игорь Дмитриевич Бурлаков
Станислав Иванович Жегалов (RU)
Станислав Иванович Жегалов
Леонид Дмитриевич Сагинов (RU)
Леонид Дмитриевич Сагинов
Анатолий Николаевич Свиридов (RU)
Анатолий Николаевич Свиридов
ков Владимир Николаевич Сол (RU)
Владимир Николаевич Соляков
Анатолий Михайлович Филачев (RU)
Анатолий Михайлович Филачев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" ФГУП "НПО "ОРИОН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" ФГУП "НПО "ОРИОН" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" ФГУП "НПО "ОРИОН"
Priority to RU2005125113/09A priority Critical patent/RU2297728C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297728C1 publication Critical patent/RU2297728C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of optical-electronic systems for forming and processing infrared images, may be used in thermal vision systems with scanning multi-row matrix photo-receiving devices.
SUBSTANCE: in accordance to method, successive registration of scene elements is performed by adjacent photo-sensitive areas during scanning, to perform correction. In the range of alternation of input signals from different parts of scene, dependence of signals of each element on signals of adjacent element is determined during registration of similar elements of scene (pixels). On basis of these ratios, correcting function is determined and correction of signals of each following element of multi-row matrix photo-receiving device is performed relatively to previous one in such a way that corrected signals of all elements of multi-row matrix photo-receiving devices are similar when color signals are similar in whole range of signals of scene.
EFFECT: possible correction of dissimilarity of multi-row matrix photo-receiving devices with scanning without usage of standard signal sources.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптико-электронным системам формирования и обработки инфракрасных изображений, для которых актуальна задача устранения неоднородности сигналов, обусловленной различиями в чувствительности к входному потоку и в темновом токе элементов фотоприемных устройств (ФПУ). Изобретение может использоваться в тепловизионных системах со сканированием при использовании многорядных ФПУ.The invention relates to optical-electronic systems for the formation and processing of infrared images, for which the urgent task of eliminating the heterogeneity of the signals due to differences in sensitivity to the input stream and in the dark current of the elements of photodetector devices (FPU). The invention can be used in thermal imaging systems with scanning when using multi-row FPU.

Известен способ [1, 2] коррекции неоднородности многоэлементных МФПУ в сканирующих тепловизорах (его рассматриваем в качестве аналога), заключающийся в том, что сканируют сцену, регистрируют отсчеты сигналов элементов ФПУ от наблюдаемой сцены, по отсчетам сигналов усреднением определяют строчные корректирующие коэффициенты, корректирование осуществляют умножением значений отсчетов сигналов на соответствующие элементам строчные корректирующие коэффициенты.The known method [1, 2] for correcting the heterogeneity of multi-element MFPs in scanning thermal imagers (we consider it as an analogue), which consists in scanning the scene, recording the signals of the FPU elements from the observed scene, using the signal samples to determine the average correction coefficients by averaging, and the correction is carried out by multiplying the values of the samples of the signals by the corresponding line correction factors.

Недостатком способа является то, что используется только один корректирующий коэффициент для компенсации сигнала, однородность которого зависит от двух параметров - чувствительности элемента и от смещения, обусловленного, в частности, темновым током. В случае простых сцен, с плавным изменением яркости, для поддержания корректирующей способности достаточно скользящего по изображению окна усреднения. По мере движения окна корректирующие коэффициенты строк меняют значения от характерных для высокой яркости до соответствующих низкой яркости. С усложнением сцен компенсация неоднородности затрудняется необходимостью использования более сложных окон усреднения. Этот фактор ограничивает применимость способа.The disadvantage of this method is that only one correction factor is used to compensate for the signal, the uniformity of which depends on two parameters - the sensitivity of the element and on the bias due, in particular, to the dark current. In the case of simple scenes, with a smooth change in brightness, averaging window sliding over the image is sufficient to maintain the corrective ability. As the window moves, the corrective row coefficients change values characteristic of high brightness to corresponding low brightness. As scenes become more complex, the compensation of heterogeneity is hampered by the need to use more complex averaging windows. This factor limits the applicability of the method.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ [3] двухточечной коррекции, который обеспечивает компенсацию по чувствительности и по смещению независимо от сцены, так как использует для определения корректирующих коэффициентов сигналы двух эталонных источников - высокой и низкой интенсивности излучения. Способ заключается в том, что сканируют сцену и регистрируют отсчеты сигналов элементов фотоприемного устройства, сканируют эталонные источники и регистрируют отсчеты их сигналов, по отсчетам сигналов эталонных источников определяют корректирующие воздействия - коэффициенты для коррекции по чувствительности и смещению элементов фотоприемного устройства, корректируют отсчеты сигналов сцены - вычитают из значений отсчетов корректирующие коэффициенты по смещению и умножают разности на корректирующие коэффициенты по чувствительности.The closest in technical essence to the claimed invention is a method [3] of two-point correction, which provides compensation for sensitivity and displacement regardless of the scene, as it uses the signals of two reference sources, high and low radiation intensity, to determine correction coefficients. The method consists in scanning the scene and registering samples of the signals of the elements of the photodetector device, scanning reference sources and registering the samples of their signals, determining the corrective actions from the samples of the signals of the reference sources - coefficients for correction according to the sensitivity and offset of the elements of the photodetector, correcting the samples of the signals of the scene - subtract bias correction coefficients from sample values and multiply differences by sensitivity coefficients .

Сущность способа состоит в следующем. При воздействии эталонного оптического сигнала низкого уровня, одинакового для всех элементов ФПУ, средние значения электрических сигналов низкого уровня для всех элементов МФПУ равныThe essence of the method is as follows. When exposed to a reference optical signal of a low level, the same for all elements of the FPU, the average values of the electrical signals of low level for all elements of the MPU are

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- среднее значение сигнала низкого уровня от i-го элемента,Where
Figure 00000003
- the average value of the low level signal from the i-th element,

i=1,2,...,N, N - число элементов МФПУ;i = 1,2, ..., N, N is the number of elements of the MFP;

Т - интервал усреднения, t - номера отсчетов сигнала;T is the averaging interval, t are the signal sample numbers;

Figure 00000004
- сигнал i-го элемента на t-м отсчете;
Figure 00000004
- signal of the i-th element at the t-th sample;

Аi и Bi - чувствительность и смещение i-го элемента;And i and B i - sensitivity and displacement of the i-th element;

Рн - поток эталонного излучения низкого уровня;P n - low-level reference radiation flux;

Еi - усредненный на интервале Т шум элемента, Т выбирают достаточно большим, чтобы можно было пренебречь влиянием этой составляющей.E i is the element noise averaged over the interval T, T is chosen large enough so that the influence of this component can be neglected.

При воздействии эталонного оптического сигнала высокого уровня, одинакового для всех элементов МФПУ, средние значения электрических сигналов высокого уровня равныWhen exposed to a high-level reference optical signal that is the same for all elements of the MFP, the average values of high-level electrical signals are

Figure 00000005
Figure 00000005

где Рв - поток эталонного излучения высокого уровня.where P in - a stream of reference radiation of a high level.

При воздействии произвольных сигналов сцены текущие сигналы отдельных элементов Si(t) равныWhen exposed to arbitrary signals of the scene, the current signals of the individual elements S i (t) are equal

Figure 00000006
Figure 00000006

Корректирование сигналов сцены осуществляется заменой исходных сигналов сцены Si(t) на скорректированные сигналы сцены

Figure 00000007
, определяемые следующим образом:The correction of the scene signals is carried out by replacing the original scene signals S i (t) with the corrected scene signals
Figure 00000007
defined as follows:

Figure 00000008
Figure 00000008

где ΔРвн=(Рвн) - разность эталонных потоков высокого и низкого уровней, i=1,2,...,N.where ΔP int = (P in -P n ) is the difference between the reference flows of high and low levels, i = 1,2, ..., N.

Корректирующими неоднородность коэффициентами являются

Figure 00000009
- коэффициенты по смещению, и
Figure 00000010
- по чувствительности. Применение этих коэффициентов к сигналам сцены - вычитание из сигналов коэффициентов по смещению и умножение разностей на коэффициенты по чувствительности - обеспечивает однородность скорректированных сигналов: одну и ту же по всем элементам чувствительность - величина 1/ΔPвн, и одно и то же смещение, равное (-Pн/ΔPвн).The coefficients correcting heterogeneity are
Figure 00000009
are the bias factors, and
Figure 00000010
- by sensitivity. The application of these coefficients to the signals of the scene - subtracting the coefficients of the offset from the signals and multiplying the differences by the sensitivity coefficients - ensures the uniformity of the corrected signals: the same sensitivity across all elements is 1 / ΔP int , and the same offset is equal to ( -P n / ΔP int ).

Основным недостатком является то, что использование источников эталонных сигналов сопряжено с необходимостью их подстройки под сцену. Способ обеспечивает коррекцию при условии линейной зависимости сигналов элементов от оптического потока на их входе. Для того чтобы в пределах динамического диапазона наблюдаемой сцены отклонения от линейной зависимости были минимальными, диапазон значений эталонных потоков согласовывается с диапазоном значений сигналов сцены. Кроме того, требуется поддерживать однородность засветки элементов МФПУ эталонными источниками, так как от равномерности засветки зависит точность определения корректирующих коэффициентов. В некоторых случаях наличие эталонных источников неприемлемо по условиям размещения их в аппаратуре.The main disadvantage is that the use of sources of reference signals is associated with the need for their adjustment to the scene. The method provides correction provided that the signals of the elements are linearly dependent on the optical flux at their input. In order to minimize deviations from the linear dependence within the dynamic range of the observed scene, the range of values of the reference flows is consistent with the range of values of the signals of the scene. In addition, it is required to maintain uniformity of illumination of MFPU elements by reference sources, since the accuracy of determination of correction factors depends on the uniformity of illumination. In some cases, the presence of reference sources is unacceptable under the terms of their placement in the equipment.

Целью настоящего изобретения является получение возможности коррекции неоднородности многоэлементных фотоприемных устройств со сканированием по линейной, двухточечной и нелинейной схемам коррекции без использования источников эталонных сигналов.The aim of the present invention is to obtain the possibility of correcting the heterogeneity of multi-element photodetectors with scanning according to linear, two-point and non-linear correction schemes without using sources of reference signals.

Цель достигается благодаря тому, что сканируют сцену и регистрируют отсчеты сигналов элементов фотоприемного устройства, определяют по отсчетам наблюдаемой сцены корректирующие воздействия, корректируют отсчеты сигналов сцены. Сцену сканируют в последовательности, обеспечивающей попадание потоков одних и тех же элементов сцены на соседние элементы фотоприемного устройства и попадание потоков соседних элементов сцены на один и тот же элемент устройства, для каждой пары соседних элементов фотоприемного устройства, i-го и i+1-го, по множеству пар отсчетов сигналов Si(t) и Si+1(t), i∈N, N - множество элементов фотоприемного устройства и t - параметр времени, где каждая пара отсчетов соответствует одному и тому же состоянию элемента сцены, с помощью аппроксимации определяют корректирующие воздействия - функции связи сигналов соседних элементовThe goal is achieved due to the fact that they scan the scene and register the samples of the signals of the elements of the photodetector, determine the corrective actions from the samples of the observed scene, and correct the samples of the signals of the scene. The scene is scanned in a sequence that ensures that the streams of the same scene elements hit neighboring elements of the photodetector and the streams of neighboring scene elements hits the same device element, for each pair of neighboring elements of the photodetector, i-th and i + 1-st , by the set of pairs of samples of signals S i (t) and S i + 1 (t), i∈N, N is the set of elements of the photodetector and t is the time parameter, where each pair of samples corresponds to the same state of the scene element, s using approximation I determine corrective actions - the function of communication signals of neighboring elements

Figure 00000011
Figure 00000011

так, чтобы эти функции имели наименьшее среднеквадратичное отклонение на множествах пар отсчетов Si(t) и Si+1(t) и отображали любое значение из диапазонов переменных si, соответствующих диапазону сигнала Si(t), в значения переменных si+1, соответствующих значениям из диапазонов сигналов Si+1(t), корректируют отсчеты сигналов сцены Si(t) их заменой на

Figure 00000012
, где Si(t) - отсчеты сигналов i-го элемента,
Figure 00000012
- скорректированные сигналы i-го элемента относительно j-го элемента, i, j∈N,so that these functions have the smallest standard deviation on the sets of pairs of samples S i (t) and S i + 1 (t) and map any value from the ranges of variables s i corresponding to the range of the signal S i (t) into the values of the variables s i +1 , corresponding to the values from the signal ranges S i + 1 (t), correct the samples of the signals of the scene S i (t) by replacing them with
Figure 00000012
where S i (t) are the samples of the signals of the i-th element,
Figure 00000012
- the corrected signals of the i-th element relative to the j-th element, i, j∈N,

Figure 00000013
Figure 00000013

где Fj,i(S((t)) - корректирующее воздействие - функция коррекции сигнала Si(t) относительно j-го элемента, которую получают последовательностью применения - начальный аргумент Si(t), функций связей Fi+1,i(), Fi+2,i+1(),...,Fj,j-1() сигналов пар соседних элементов i+1,i; i+2,i+1;...j,j-1, составляющих путь от элемента i к элементу j, для i=j

Figure 00000014
.where F j, i (S ((t)) is the corrective action is the signal correction function S i (t) relative to the j-th element, which is obtained by the sequence of application - the initial argument S i (t), the communication functions F i + 1, i (), F i + 2, i + 1 (), ..., F j, j-1 () signals of pairs of neighboring elements i + 1, i; i + 2, i + 1; ... j, j-1, making up the path from element i to element j, for i = j
Figure 00000014
.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Условие сканирования сцены - попадание потоков одних и тех же элементов сцены на соседние элементы фотоприемного устройства - позволяет из последовательностей отсчетов Si(t) и Si+1(t) выбрать пары отсчетов от одних и тех же элементов сцены при одинаковом их состоянии (одинаковых потоках) и по множеству таких пар определить с помощью аппроксимации корректирующие воздействия - функции связи соседних элементов Fi+1,i(),The condition for scanning the scene — the flows of the same scene elements to neighboring elements of the photodetector — allows one to select pairs of samples from the same scene elements from the sequences of samples S i (t) and S i + 1 (t) with the same state ( identical flows) and from the set of such pairs to determine, using approximation, corrective actions - the communication functions of neighboring elements F i + 1 , i (),

Figure 00000011
которые отображают значения отсчетов i-го элемента на значения отсчетов элемента i+1. Отображение означает, что значению si отсчета сигнала Si(t), которому соответствует некоторое значение потока Р на его входе, ставится в соответствие значение si+1 отсчета сигнала Si+1(t), которому соответствует то же самое значение потока Р на его входе.
Figure 00000011
which map the values of the samples of the i-th element to the values of the samples of the element i + 1. The display means that the value s i of the reference signal S i (t), which corresponds to a certain value of the stream P at its input, is associated with the value s i + 1 of the reference signal S i + 1 (t), which corresponds to the same value of the stream P at its entrance.

Условие сканирования - попадание потоков соседних элементов сцены на один и тот же элемент фотоприемного устройства - обеспечивает полноту множества функций связи элементов Fi+1,i() такую, что для всех путей, связывающих с любым элементом фотоприемного устройства все остальные элементы устройства, будут определены функции связи всех пар соседних элементов этих путей.The scanning condition — the fluxes of neighboring scene elements to the same element of the photodetector — ensures the completeness of the set of communication functions of elements F i + 1 , i () such that for all paths that connect all other elements of the device to any element of the photodetector, the communication functions of all pairs of neighboring elements of these paths are determined.

Выполнение процедуры корректирования элементов фотоприемного устройства относительно j-го элемента состоит в определении значений функций коррекции Fj,i(Si(t)) сигналов Si(t), i,j∈N, определение каждой осуществляется последовательностью применений функций связи (последовательностью корректирующих воздействий) на пути от i-го к j-му элементу.The procedure for adjusting the elements of the photodetector relative to the jth element is to determine the values of the correction functions F j, i (S i (t)) of the signals S i (t), i, j∈N, each is determined by the sequence of applications of the communication functions (sequence corrective actions) on the way from the i-th to the j-th element.

Первое в последовательности применений функций связи - применение функции Fi+1,i(Si(t)) - дает значение

Figure 00000015
- скорректированное значение сигнала Si(t) относительно элемента i+1,The first in the sequence of applications of communication functions - application of the function F i + 1, i (S i (t)) - gives the value
Figure 00000015
- the adjusted value of the signal S i (t) relative to the element i + 1,

Figure 00000016
Figure 00000016

Так как функция связи определяется на последовательности элементов сцены, общей для i-го и i+1-го элементов МФПУ, то подстановка в функцию аргумента Si(t), которому соответствует некоторое значение потока элемента сцены, в качестве результата функции дает значение Si+1(t), которому соответствует то же значение потока.Since the communication function is determined on the sequence of scene elements common to the i-th and i + 1-th elements of the MFP, substituting the argument S i (t) into the function, which corresponds to a certain value of the scene element flow, gives the value S as the result of the function i + 1 (t), which corresponds to the same flow value.

Аналогично, для последующих применений, 1=1,2,...,j-1,Similarly, for subsequent applications, 1 = 1,2, ..., j-1,

Figure 00000017
Figure 00000017

которые определяют

Figure 00000018
- скорректированные относительно элементов i+1 значения сигнала Si(t), и которые, следуя определениям функций связи, равны Si(t). Начальному аргументу применения функций - Si(t), которому соответствует некоторое значение потока элемента сцены, функции связи ставят в соответствие значения Si+l(t), которым соответствует то же самое значение потока, что и сигналу Si(t).which define
Figure 00000018
- signal values S i (t) adjusted relative to elements i + 1, and which, following the definitions of communication functions, are equal to S i (t). The initial argument of the application of the functions is S i (t), which corresponds to a certain value of the flow of the scene element, the communication functions associate the values of S i + l (t), which correspond to the same value of the stream as the signal S i (t).

Это значит, что скорректированные по отношению к одному из элементов фотоприемного устройства сигналы остальных элементов будут одинаковы при одинаковых сигналах сцены по всем элементам МФПУ, что соответствует цели коррекции.This means that the signals of the remaining elements corrected with respect to one of the elements of the photodetector will be the same for the same scene signals for all elements of the MFP, which corresponds to the purpose of the correction.

В случае небольших изменений сигналов в пределах сцены зависимости Si+1(t) от Si(t) близки к линейным и аппроксимируются прямымиIn the case of small changes in the signals within the scene, the dependences S i + 1 (t) on S i (t) are close to linear and are approximated by direct

Figure 00000019
Figure 00000019

имеющими наименьшее среднеквадратичное отклонениеhaving the smallest standard deviation

Figure 00000020
Figure 00000020

от измеренных зависимостей Si+1(t) от Si(t).on the measured dependences S i + 1 (t) on S i (t).

Корректирующие воздействия: коэффициенты линейных зависимостей Ai+1,i - отношение чувствительностей соседних элементов, и Bi+1,i - относительное смещение соседних элементов, определяются по формуламCorrective actions: linear dependencies coefficients A i + 1, i - the ratio of the sensitivities of neighboring elements, and B i + 1, i - the relative displacement of neighboring elements, are determined by the formulas

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

где Ti+1,i, - множество пар отсчетов Si(t) и Si+1(t) по одним и тем же элементам сцены, упорядоченное по времени: значению t=1 соответствует первый по времени отсчет, t=2 - следующий и так далее до Ti+1,i-го отсчета;where T i + 1, i , is the set of pairs of samples S i (t) and S i + 1 (t) according to the same scene elements, ordered by time: the value t = 1 corresponds to the first time sample, t = 2 - the next and so on to T i + 1, i -th reference;

Si и Si+1 - средние значения сигналов i-го и i+1-го элементов на интервале Тi+1,i. При увеличении интервала отношение Ai+1,i стремится к Ai+1/Ai.S i and S i + 1 are the average values of the signals of the i-th and i + 1-th elements on the interval T i + 1, i . With increasing interval, the ratio A i + 1, i tends to A i + 1 / A i .

Формулы для определения отношений чувствительностей и относительных смещений пар соседних элементов получены из линейной регрессии отсчетов сигналов Si(t) по отсчетам Si+1(t) и линейной регрессии отсчетов Si+1(t) по Si(t). Для устранения смещения величин Ai+1,i по отношению к Аi+1i из-за накопления шума в формулах используется перемножение соседних, некоррелированных по шуму, отсчетов.Formulas for determining the relations of sensitivities and relative displacements of pairs of neighboring elements are obtained from linear regression of samples of signals S i (t) from samples S i + 1 (t) and linear regression of samples S i + 1 (t) from S i (t). To eliminate the bias of the values of A i + 1, i with respect to A i + 1 / A i due to the accumulation of noise in the formulas, we use the multiplication of neighboring, uncorrelated in noise, samples.

Скорректированные относительно элемента j сигналы

Figure 00000023
элементов i=1,2,...,N определяются по исходным, некорректированным сигналам Si(t) и коэффициентам Ai+l,i+l-1 и Вi+l,i+l-1, 1=1,2,...,j-i, следующим образом:Signals corrected for element j
Figure 00000023
elements i = 1,2, ..., N are determined by the initial, uncorrected signals S i (t) and the coefficients A i + l, i + l-1 and B i + l, i + l-1 , 1 = 1 , 2, ..., ji, as follows:

Figure 00000024
Figure 00000024

На фиг.1 приведена, в сопоставлении с реализацией способа-прототипа [3], схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ,Figure 1 shows, in comparison with the implementation of the prototype method [3], a diagram of a variant of the device that implements the proposed method,

гдеWhere

1 - эталон сигнала низкого уровня;1 - reference signal of a low level;

2 - эталон сигнала высокого уровня;2 - high level signal standard;

3 - сканер;3 - scanner;

4 - эталонный сигнал низкого уровня;4 - reference signal of a low level;

5 - сигнал сцены;5 - scene signal;

6 - эталонный сигнал высокого уровня;6 - reference signal of a high level;

7 - фотоприемное устройство;7 - photodetector;

8 - аналого-цифровой преобразователь сигналов;8 - analog-to-digital signal converter;

9 - определитель корректирующих коэффициентов;9 - determinant of correction factors;

10 - корректор сигналов сцены.10 - scene signal corrector.

Пунктиром выделены устройства и сигналы, необходимые при использовании способа-прототипа и не нужные для заявляемого способа. В предлагаемом способе корректирующие коэффициенты Ai+1,i и Вi+1,i определяются по сигналам сцены определителем корректирующих коэффициентов. В прототипе этот блок определяет корректирующие коэффициенты по чувствительности и смещению с использованием эталонных источников. В предлагаемом способе корректор сигналов сцены определяет скорректированные относительно элемента j сигналы

Figure 00000023
элементов i=1,2,...,N по исходным, некорректированным сигналам Si(t) и коэффициентам Ai+l,i+l-1 и Bi+l,i+l-1, l=1,2,...,j-i и заменяет Si(t) на
Figure 00000023
. В прототипе в корректоре вычитают из значений отсчетов сцены корректирующие коэффициенты по смещению и умножают разности на корректирующий коэффициент по чувствительности и этим скорректированным значением заменяют исходные значения отсчетов сцены.The dashed line marks the devices and signals necessary when using the prototype method and not needed for the proposed method. In the proposed method, the correction coefficients A i + 1, i and B i + 1, i are determined by the signals of the scene determinant of correction factors. In the prototype, this block determines the correction factors for sensitivity and bias using reference sources. In the proposed method, the scene signal corrector determines the signals corrected for element j
Figure 00000023
elements i = 1,2, ..., N according to the initial, uncorrected signals S i (t) and the coefficients A i + l, i + l-1 and B i + l, i + l-1 , l = 1, 2, ..., ji and replaces S i (t) by
Figure 00000023
. In the prototype, in the corrector, correction coefficients by offset are subtracted from the values of the scene samples and the differences are multiplied by a correction coefficient by sensitivity, and the original values of the scene samples are replaced with this adjusted value.

Условие сканирования сцены в последовательности, обеспечивающей попадание потоков одних и тех же элементов сцены на соседние элементы фотоприемного устройства и попадание потоков соседних элементов сцены на один и тот же элемент устройства, поясним с помощью фиг.2, где представлен вариант расположения фоточувствительных элементов для многорядной линейки формата 4×N. Изображение сканируется в направлении, перпендикулярном линейкам фоточувствительных элементов A, B,...F, каждый пиксель изображения сцены регистрируется последовательно элементами Ai, Вi, Сi, Di, а соседний пиксель - элементами Еi, Fi, Gi, Нi. При этом сигналы элементов Аi, Вi, Сi, Di могут быть скорректированы по отношению к сигналам любого элемента этой группы, а сигналы элементов Еi, Fi, Gi, Hi могут быть скорректированы по отношению также любого элемента из этой группы. При втором сканировании изображение может быть сдвинуто на половину шага элементов в линейках. При этом последовательность пикселей, регистрируемых в первом сканировании элементами Ai, Bi, Сi, Di, будет регистрироваться элементами Еi, Fi, Gi, Hi. Таким образом, можно скорректировать сигналы элементов Еi, Fi, Gi, Hi по отношению к элементам Аi, Вi, Сi, Di, а также сигналы элементов Аi+1, Bi+1, Ci+1, Di+1 по отношению к элементам Ei, Fi, Gi, Нi и таким образом все элементы МФПУ связываются отношениями коррекции.The condition for scanning the scene in a sequence that ensures that flows of the same scene elements to adjacent elements of the photodetector and hit flows of neighboring scene elements to the same element of the device, we will explain using figure 2, which shows the location of the photosensitive elements for multi-row 4 × N format. The image is scanned in the direction perpendicular to the lines of photosensitive elements A, B, ... F, each pixel of the scene image is recorded sequentially by elements A i , B i , C i , D i , and the neighboring pixel is recorded by elements E i , F i , G i , H i . The signals of the elements A i , B i , C i , D i can be adjusted with respect to the signals of any element of this group, and the signals of the elements E i , F i , G i , H i can be adjusted with respect to any element from of this group. At the second scan, the image can be shifted by half the step of the elements in the rulers. In this case, the sequence of pixels registered in the first scan by the elements A i , B i , C i , D i will be registered by the elements E i , F i , G i , H i . Thus, it is possible to correct the signals of the elements E i , F i , G i , H i with respect to the elements A i , B i , C i , D i , as well as the signals of the elements A i + 1 , B i + 1 , C i +1 , D i + 1 with respect to the elements E i , F i , G i , N i and thus all the elements of the MFP are connected by correction relations.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2113065. Способ выравнивания неравномерной чувствительности фотоприемников сканирующих линеек тепловизоров, Белоконев В.М., Дегтярев Е.В., Рудый И.В., Малышев И.А., Павлова В.А., Тетерин В.В., Демеш О.В., Кабанов В.Ф. - Опубл. 10.06.98, Бюллетень №16.1. RF patent 2113065. A method for equalizing the uneven sensitivity of photodetectors of scanning lines of thermal imagers, Belokonev VM, Degtyarev EV, Rudy IV, Malyshev IA, Pavlova VA, Teterin VV , Demesh O.V., Kabanov V.F. - Publ. 06/10/98, Bulletin No. 16.

2. Павлова В.А. и др. "Иконический подход к решению проблемы коррекции неоднородностей чувствительности многоэлементных МФПУ в сканирующих тепловизорах", "Оптический журнал", том 64, №2, 1997.2. Pavlova V.A. et al. "An Iconic Approach to Solving the Problem of Correcting the Sensitivity Inhomogeneities of Multi-element MFPs in Scanning Thermal Imagers", Optical Journal, Volume 64, No. 2, 1997.

3. David L.Perry, Eustase L.Dereniak. Linear theory of nonuniformity correction in infrared staring sensors. - "OPTICAL ENGINEERING", August 1993, Vol.32, №8, 1854-1859.3. David L. Perry, Eustase L. Dereniak. Linear theory of nonuniformity correction in infrared staring sensors. - "OPTICAL ENGINEERING", August 1993, Vol.32, No. 8, 1854-1859.

Claims (2)

1. Способ коррекции неоднородности многоэлементных фотоприемных устройств со сканированием, заключающийся в том, что сканируют сцену и регистрируют отсчеты сигналов элементов фотоприемного устройства, корректируют отсчеты сигналов сцены, отличающийся тем, что для проведения коррекции сканируют в последовательности, обеспечивающей попадание потоков одних и тех же элементов сцены на соседние элементы фотоприемного устройства и попадание потоков соседних элементов сцены на один и тот же элемент устройства, для каждой пары соседних элементов фотоприемного устройства, i-го и (i+1)-го, по множеству пар отсчетов сигналов Si(t) и Si+1(t), i∈N, N - множество элементов фотоприемного устройства и t - параметр времени, и каждая пара отсчетов соответствует одному и тому же состоянию элемента сцены, с помощью аппроксимации определяют корректирующие воздействия - функции связи сигналов соседних элементов
Figure 00000025
так, чтобы эти функции имели наименьшее среднеквадратичное отклонение на множествах пар отсчетов Si(t) и Si+1(t) и отображали любое значение из диапазонов переменных si, соответствующих диапазонам сигналов Si(t), в значения переменных si+1, соответствующие значениям из диапазонов сигналов Si+1(t), корректируют отсчеты сигналов Si(t) их заменой на
Figure 00000026
где Si(t) - отсчеты сигналов i-го элемента,
Figure 00000027
скорректированные сигналы i-го элемента относительно j-го элемента, i,j∈N,
1. The method of correcting the heterogeneity of multi-element photodetectors with scanning, namely, that they scan the scene and register the samples of the signals of the elements of the photodetector, correct the samples of the signals of the scene, characterized in that for the correction they are scanned in a sequence that ensures the flow of the same elements scenes on neighboring elements of the photodetector and the flow of neighboring elements of the scene on the same element of the device for each pair of neighboring ele ENTOV photodetector, i-th and (i + 1) -th, a plurality of pairs of signal samples S i (t) and S i + 1 (t), i∈N, N - a plurality of photodetector elements and t - time parameter , and each pair of samples corresponds to the same state of the scene element, using approximation, corrective actions are determined - the communication functions of the signals of neighboring elements
Figure 00000025
so that these functions have the smallest standard deviation on the sets of pairs of samples S i (t) and S i + 1 (t) and map any value from the ranges of variables s i corresponding to the ranges of signals S i (t) into the values of the variables s i +1 , corresponding to the values from the signal ranges S i + 1 (t), correct the samples of the signals S i (t) by replacing them with
Figure 00000026
where S i (t) are the samples of the signals of the i-th element,
Figure 00000027
corrected signals of the i-th element relative to the j-th element, i, j∈N,
Figure 00000028
Figure 00000028
где Fj,i(Si(t)) - функция коррекции сигнала Si(t) относительно j-го элемента, которую получают последовательным применением аргументов функций связей Fi+1,i(), Fi+2,i+1(), ..., Fj,j-1() сигналов пар соседних элементов i+1,i; i+2,i+1; ...j,j-1, составляющих путь от элемента i к элементу j, для i=j
Figure 00000029
=Si(t), где Si(t) - аргумент первой функции, а аргументом каждой последующей функции является результат предыдущей функции, от Fi+1,i() до Fi,j-1().
where F j, i (S i (t)) is the signal correction function S i (t) with respect to the jth element, which is obtained by sequential application of the arguments of the link functions F i + 1, i (), F i + 2, i + 1 (), ..., F j, j-1 () signals of pairs of neighboring elements i + 1, i; i + 2, i + 1; ... j, j-1, making up the path from element i to element j, for i = j
Figure 00000029
= S i (t), where S i (t) is the argument of the first function, and the argument of each subsequent function is the result of the previous function, from F i + 1, i () to F i, j-1 ().
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что функции Fi+1,i() являются линейными зависимостями2. The method according to claim 1, characterized in that the functions F i + 1, i () are linear dependencies
Figure 00000030
Figure 00000030
имеющими наименьшее среднеквадратичное отклонениеhaving the smallest standard deviation
Figure 00000031
Figure 00000031
от измеренных зависимостей Si+1(t) от Si(t), корректирующие воздействия: коэффициенты линейных зависимостей Ai+1,i - отношение чувствительностей соседних элементов и Вi+1,i - относительное смещение соседних элементов определяются по формуламon the measured dependences S i + 1 (t) on S i (t), corrective actions: the coefficients of linear dependences A i + 1, i - the ratio of the sensitivities of neighboring elements and В i + 1, i - the relative displacement of neighboring elements are determined by the formulas
Figure 00000032
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000033
где Тi+1,i - множество пар отсчетов Si(t) и Si+1(t) по одним и тем же элементам сцены, упорядоченное по времени: значению t=1 соответствует первый по времени отсчет, t=2 - следующий и так далее до Тi+1,i-го отсчета; Si и Si+1 - средние значения сигналов i-го и (i+1)-го элементов на интервале Тi+1,i, скорректированные относительно элемента j сигналы
Figure 00000029
элементов i=1, 2,..., N определяются по исходным некорректированным сигналам S, (t) и коэффициентам Ai+l,i+l-1 и Вi+l,i+l-1, 1=1, 2,...,j-i, следующим образом:
where T i + 1, i is the set of pairs of samples S i (t) and S i + 1 (t) by the same scene elements, ordered by time: the value t = 1 corresponds to the first time sample, t = 2 - the next and so on to T i + 1, i- th reference; S i and S i + 1 are the average values of the signals of the i-th and (i + 1) -th elements in the interval T i + 1, i , the signals corrected relative to the element j
Figure 00000029
elements i = 1, 2, ..., N are determined by the initial uncorrected signals S, (t) and the coefficients A i + l, i + l-1 and B i + l, i + l-1 , 1 = 1, 2, ..., ji, as follows:
Figure 00000034
Figure 00000034
RU2005125113/09A 2005-08-08 2005-08-08 Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning RU2297728C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125113/09A RU2297728C1 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125113/09A RU2297728C1 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2297728C1 true RU2297728C1 (en) 2007-04-20

Family

ID=38036976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005125113/09A RU2297728C1 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297728C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347324C1 (en) * 2007-05-28 2009-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method for correction of heterogeneity of scanning multiple-unit photodetecting devices by stage signals
RU2349053C1 (en) * 2007-07-30 2009-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method of correction of heterogeneity of matrix photointakes with microscanning
RU2378788C2 (en) * 2008-03-31 2010-01-10 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Комета" Infrared system
RU2387092C1 (en) * 2008-07-28 2010-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") Thermal imaging channel
RU2407213C1 (en) * 2009-07-01 2010-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") Image forming device
RU2411684C1 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method of correcting non-uniformity of scanning multielement photodetectors based on scene signals
RU2468449C2 (en) * 2007-07-11 2012-11-27 Сони Корпорейшн Display, method and software for correction of uneven glow
RU2702849C1 (en) * 2019-03-19 2019-10-11 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of radiometric correction of scanned image structure from multielement photodetector of multizone scanning device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3800079A (en) * 1972-12-18 1974-03-26 Ibm Compensation for a scanning system
US4264929A (en) * 1975-08-02 1981-04-28 Pusch Guenter Method and apparatus for scanning and for electronic processing of thermal pictures
GB2125217A (en) * 1982-08-06 1984-02-29 Secr Defence Infra red detector arrays
RU2054753C1 (en) * 1993-03-19 1996-02-20 Институт физики полупроводников СО РАН Reading set based on charge-coupled devices for two-dimension image receivers
RU2065669C1 (en) * 1992-01-22 1996-08-20 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Photodetector device which compensates variations in characteristics of photo sensitive elements
RU2097938C1 (en) * 1994-01-27 1997-11-27 Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Орион" Heat detector
RU2105427C1 (en) * 1992-06-15 1998-02-20 Центральное конструкторское бюро "Пеленг" Method for compensation of spread in values of sensitive elements of photodetector
RU2204812C1 (en) * 2001-09-18 2003-05-20 Закрытое акционерное общество "Матричные технологии" Infrared radiation detector

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3800079A (en) * 1972-12-18 1974-03-26 Ibm Compensation for a scanning system
US4264929A (en) * 1975-08-02 1981-04-28 Pusch Guenter Method and apparatus for scanning and for electronic processing of thermal pictures
GB2125217A (en) * 1982-08-06 1984-02-29 Secr Defence Infra red detector arrays
RU2065669C1 (en) * 1992-01-22 1996-08-20 Открытое Акционерное Общество "Пеленг" Photodetector device which compensates variations in characteristics of photo sensitive elements
RU2105427C1 (en) * 1992-06-15 1998-02-20 Центральное конструкторское бюро "Пеленг" Method for compensation of spread in values of sensitive elements of photodetector
RU2054753C1 (en) * 1993-03-19 1996-02-20 Институт физики полупроводников СО РАН Reading set based on charge-coupled devices for two-dimension image receivers
RU2097938C1 (en) * 1994-01-27 1997-11-27 Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Орион" Heat detector
RU2204812C1 (en) * 2001-09-18 2003-05-20 Закрытое акционерное общество "Матричные технологии" Infrared radiation detector

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2347324C1 (en) * 2007-05-28 2009-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method for correction of heterogeneity of scanning multiple-unit photodetecting devices by stage signals
RU2468449C2 (en) * 2007-07-11 2012-11-27 Сони Корпорейшн Display, method and software for correction of uneven glow
RU2349053C1 (en) * 2007-07-30 2009-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method of correction of heterogeneity of matrix photointakes with microscanning
RU2378788C2 (en) * 2008-03-31 2010-01-10 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Комета" Infrared system
RU2387092C1 (en) * 2008-07-28 2010-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") Thermal imaging channel
RU2407213C1 (en) * 2009-07-01 2010-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") Image forming device
RU2411684C1 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" Method of correcting non-uniformity of scanning multielement photodetectors based on scene signals
RU2702849C1 (en) * 2019-03-19 2019-10-11 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of radiometric correction of scanned image structure from multielement photodetector of multizone scanning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230232100A1 (en) Image sensor and electronic apparatus
US6330081B1 (en) Crosstalk cancellation in a multi-color CCD signal processor
EP1455523B1 (en) Scanning device calibration system and method
US5563723A (en) Method of calibration of image scanner signal processing circuits
US7807952B2 (en) Gain calibration in EMCCD cameras
EP2323408A1 (en) Image processing device, image processing method, image capturing device, and computer program
RU2297728C1 (en) Method for correcting dissimilarity of multi-element photo-receiving devices with scanning
US7218351B2 (en) Image-sensing apparatus for compensating video signal of a plurality of channels
US7271380B2 (en) Color input scanner calibration system
RU2347324C1 (en) Method for correction of heterogeneity of scanning multiple-unit photodetecting devices by stage signals
RU2298884C2 (en) Method for correcting irregularities of matrix photo-receiving devices
KR100645856B1 (en) Signal processing method and image acquisition device
US7619783B2 (en) Scanner analog-front-end calibration using percent of freedom
CN114757946A (en) Method and system for detecting linearity of camera
RU2411684C1 (en) Method of correcting non-uniformity of scanning multielement photodetectors based on scene signals
JP2829886B2 (en) Head-separated video camera
JP2007088557A (en) Method of calculating inter-color crosstalk correction formula, and image reading apparatus
US6703597B2 (en) Method for resolving photoelectron coupling in staggered charge-coupled device
US20030147111A1 (en) Arrangement and method for correcting different transfer characteristic curves for segmented image sensors (CCDs)
JP2000022123A (en) Solid-state imaging device and its characteristic inspection method
JPS63290480A (en) Imaging device
JP2004343301A (en) White balance measurement method and white balance measurement signal generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100809