具体实施方式

下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。

本发明大变倍比红外热像仪的非均匀校正系统，如图1所示，所述红外热像仪包括探测器，还包括用于图像渲染处理的中央处理器和图像处理器，所述红外热像仪的探测器将探测出的数据发送到中央处理器，具体的为探测器的像素对应的灰度数据以及每个像素对应的温度数值。所述中央处理器和图像处理和可以同红外热像仪物理上同一主体设置，还可以物理上分离设置，这里不做限制。

所述图像处理器包括灰度校正管线和渲染图像的图元装配单元，还包括缓存，所述像素的非均匀校正表存储在所述图像处理器的缓存，用于对探测器的灰度数据进行非均匀校正，如图2所示，所述非均匀校正表的获取在以下实施例中详细描述。所述图元装配单元包括顶点着色器（Vertex Shader）、几何着色器和片元着色器（Fragment Shader），用于对红外热像仪的图像做轮廓线条的成像渲染，以及对图像做像素的上色渲染。本发明所述红外热像仪的成像加入图像处理器，使红外热像仪的成像细节更加细致，此外，图像处理器可以实现对不同焦距下成像的灰度数据做实时的非均匀校正，使红外热像仪的图像减少探测器非均匀带来的图像边缘细节质量下降问题。

所述顶点着色器、几何着色器和片元着色器为可编程管线，本发明根据红外热像仪的成像特点，对顶点着色器、几何着色器和片元着色器的功能进行编辑改进。本发明的顶点着色器和几何着色器是根据红外图像对应的灰度图的顶点数据，实现图像二维轮廓的图像处理和渲染。

所述中央处理器接收探测器得到的像素对应的灰度数据，并根据灰度数据发送到图像处理器的灰度校正管线。所述灰度校正管线包括焦距改变速度驱动的动态切换单元，和用于帧缓存数据更新的静态调取单元、以及校正计算单元。

所述中央处理器根据焦距在设定时间内的改变范围，确定焦距改变范围对应的焦距范围数值。红外热像仪的大变倍比焦距通常是应用于不同的应用场景，包括远距离大视场，以及局部观察的小视场，或者近距离的特定物品，因此不同范围的焦距通常对应不同的焦距范围，所述中央处理器存储有不同场景下对应的焦距范围，因此，可以根据接收到的焦距范围数值判定对应场景，获得对应场景下的实际操作焦距范围，并将对应场景下的实际操作焦距范围发送给所述灰度校正管线。

所述灰度校正管线的动态切换单元根据焦距范围数值，将所述图像处理器中对应的非均匀校正数据激活，将激活的非均匀校正数据放在图像处理器缓存的开头部分；所述静态调取单元将当前帧对应的焦距的非均匀校正数据以及第一阈值的左右相邻焦距的非均匀校正数据发送到帧缓存。

本发明所述动态切换单元激活具有激活机制，包括激活的非均匀校正数据的个数和范围，以及激活的启动。具体的所述激活的焦距范围数值为：当前帧缓存对应焦距左右相邻第三阈值和相邻非均匀校正数据；当所述第三阈值小于第四阈值时，所述动态切换单元开启下一次激活。

另外本发明所述动态切换单元根据焦距变化的速度数值，调焦第三阈值的范围，所述第三阈值包括第三阈值低与第三阈值高，所述第三阈值低对应场景对应的焦距变化范围的最大值，当也就是所述中央处理器统计应用场景包括几个焦距范围，并在一次激活时，将应用场景所对应的焦距范围全部激活。如果应用场景对应的焦距范围少于所述第三阈值低，则将该应用场景对应的实际的焦距个数进行激活，目的在提高红外热像仪在应用场景下对应的多个焦距切换时的图像处理速度。

此外，本发明的红外热像仪考虑到用户的实际操作中会有快速调整焦距，反复寻找镜头的操作，也就当焦距变化的速度数值超出正常操作的速度数值也就是速度阈值，所述中央处理器需要根据速度数值变化的趋势预测可能的多个应用场景，所述中央处理器会向所述灰度校正管线发出第三阈值调整质量，将第三阈值从第三阈值低调整为第三阈值高，也就是将中央处理器预测的多个应用场景的焦距范围全部激活。

所述灰度校正管线的校正计算单元根据中央处理器发送的当前帧渲染对应的焦距数值，在帧缓存中读取对应的非均匀校正数据对灰度数据进行校正，并计算出灰度数据对应的顶点位置数据；

所述静态调取单元将当前帧对应的焦距的非均匀校正数据以及第一阈值的左右相邻焦距的非均匀校正数据发送到帧缓存。当帧缓存中的多个非均匀校正数据中，当前帧对应的焦距的相邻焦距小于第二阈值时，所述静态调取单元对帧缓存的非均匀校正数据进行更新，第二阈值小于第一阈值，以保证帧缓存具有第二阈值和相邻焦距的非均匀校正数据，所述第二阈值优选的为1，这样保证图像处理器帧缓存数据的稳定性。

所述灰度校正管线的校正计算单元根据中央处理器发送的当前帧渲染对应的焦距数值，在帧缓存中读取对应的非均匀校正数据对灰度数据进行校正，并计算出灰度数据对应的顶点位置数据；所述图元装配单元利用校正的后的顶点位置数据进行图像渲染。

本发明图像处理器的图像渲染的图元装配单元占用性能并不大，因此，本发明将根据灰度数据进行顶点位置计算的功能添加到灰度计算校正管线，可以充分利用图像处理器的处理功能。

本发明顶点着色器分为输入和输出两部分,负责的功能是把灰度校正管线输入的顶点数据进行矩阵变换位置,得到顶点的位置坐标，本发明顶点着色器的属性，只包括顶点数据的空间位置。所述几何着色器可以对顶点位置进行差值运算以精细化红外成像的轮廓细节。本发明的片元着色器，计算像素对应的温度以确定每个像素的最终颜色，所述像素对应的颜色可以存储在所述图像处理器的缓存，并根据帧处理的顺序存储到所述帧缓存，所述图像处理器根据顶点位置以及像素的颜色对红外热像仪的图像进行渲染输出。

本发明的红外热像仪采用了图像处理器的渲染技术进行成像，还借助图像处理器进行大变倍焦距切换时探测器的非均匀校正。

本发明将所述非均匀校正表存储在所述图像处理器的缓存，所述非均匀校正表为只读数据。大变倍比红外热像仪的非均匀校正系统，通过离线采集在不同焦距的红外热图像，并计算采集得到的图像平均非均匀程度，根据设定的图像平均非均匀程度阈值确定在不同光学焦距下对应的非均匀校正系数，从而形成一个与光学焦距相关的非均匀校正系数查找表，并保存在图像处理器的缓存中，在实际成像过程中通过获取光学焦距调取对应的校正系数进行非均匀校正。

大变倍比红外热像仪的非均匀校正表的获取，如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤一，使用黑体辐射源对大变倍比红外热像仪在任意焦距下完成初步非均匀校正；

步骤二，采集大变倍比红外热像仪光学变倍全程焦距范围的原始图像；优选的可以以设定步长，采集全程焦距范围内对各焦距对用的非均匀校正系数；

步骤三，建立非均匀系数查找表；

步骤四，根据焦距值调取非均匀系数查找表中对应的非均匀校正系数，完成非均匀校正。当红外热像仪使用时，当收到光学变倍指令并执行后，读取执行后的焦距值，根据焦距值调取非均匀系数查找表中对应的非均匀校正系数，完成非均匀校正。

所述步骤一中，对大变倍比红外热像仪的非均匀校正是在室温下，是在大变倍红外热像仪工作稳定后进行的。对大变倍比红外热像仪的非均匀校正使用的是两点定标法。

所述步骤二与所述步骤一在相同的室温下进行。大变倍比红外热像仪光学变倍全程焦距范围为，所述步骤二还包括以下步骤：

步骤21，设置大变倍比红外热像仪焦距为，并采集对应焦距的原始图像；

步骤22，以设定步长，为步长依次增加红外热像仪的焦距至焦距达到，并采集对应焦距的原始图像。

采集的原始图像优选为16位原始图像。

所述步骤三包括：

步骤31，计算大变倍比红外热像仪光学变倍全程焦距范围原始图像的平均非均匀程度U，得到平均非均匀程度U集合；

步骤32，设置阈值Th，计算非均匀校正查找表分段对应的焦距值；

步骤33，获取非均匀校正系数分段。

所述步骤31中平均非均匀程度U计算公式具体如下：

M，N为红外热像仪的像元分辨率，为像元（i，j）的对应的16位AD值，为一帧图像的16位平均AD值，d为盲元数。

所述步骤三得到的平均非均匀程度U集合，记为，为计算平均非均匀程度U对应的图像采集时的焦距，。

所述步骤32中，计算非均匀校正查找表分段对应的焦距值的算法具体如下：

；

；

；

；

for(L=，L<=，L=L+)

{

；

if()

{

；

；

；

}

}

L为焦距值索引序号，，abs()算子为取绝对值，Uerr表示在不同焦 距值下非均匀性程度与参考焦距值非均匀性程度的差值，U(K)为参考焦距值对应的非均匀 性程度，t为建立的非均匀性校正查找表的索引号。

所述步骤33操作为，依次设置红外热像仪的焦距值为、……，并使用两点定标法依次获取对应非均匀校正系数，具体包括以下步骤：

步骤331，设置红外热像仪的焦距值为，获取第一组非均匀校正系数；

步骤332，设置红外热像仪的焦距值为，获取第二组非均匀校正系数；

……

步骤33X，设置红外热像仪的焦距值为，获取第X组非均匀校正系数。

所述第一组非均匀校正系数用于红外热像仪焦距位于焦距段时的 非均匀校正；

所述第二组非均匀校正系数用于红外热像仪焦距位于焦距段时 的非均匀校正；

……

所述第X组非均匀校正系数用于红外热像仪焦距位于焦距段时 的非均匀校正。

下面针对30mm~300mm 10倍连续光学变倍红外热像仪使用本申请中提出的非均匀校正方法的效果进行举例说明，其步长选择为25。

图3是30mm~300mm 10倍连续光学变倍红外热像仪使用本发明中非均匀校正方法经过步骤21、步骤22采集得到的原始图像，需要说明的是，为了便于显示，经过了线性映射（16为映射为8位）。

如图3所示，即使在最短焦距使用两点标定法进行非均匀校正（图3中序号1图为步骤2中在最短焦距30mm使用两点标定法进行非均匀校正后得到的图像），在光学变倍过程中仍然存在冷反射带来的严重非均匀。此时利用步骤31计算得到的校正前平均非均匀校正表，如下表所示：

如图4所示，经过大变倍比红外热像仪的非均匀校正方法校正后的图像，需要说明的是，为了便于显示，经过了线性映射（16为映射为8位）。其中使用的阈值为，根据步骤32的计算方法，得到非均匀校正查找表分段对应的焦距值，分别对焦距段(或焦距点)使用两点定标法得到非均匀系数。从图4中看出，光学变倍过程中的非均匀得到了很好的改善，不损失图像细节的同时完成大变倍比光学红外热像仪光学变倍全程的非均匀校正。在经过校正后的平均非均匀程度如下表所示：

一种大变倍比红外热像仪的非均匀校正系统，使用查找表根据红外热像仪的焦距值自动选择非均匀校正系数并完成非均匀校正，在不损失图像质量的情况下完成大变倍比红外热像仪因冷反射导致的非均匀校正，提高了红外热像仪的灵敏度，改善了图像显示效果，并且实现简单直接，占用资源少，易于在各类嵌入式系统中移植。本发明将红外热像仪的非均匀校正表应用于图像处理器，以实现实时的非均匀校正，提高红外热像仪的成像质量。

以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。