５叩
０
０ １∞夏Ｄ 图１鱼眼镜头在垂直方向中间列对探测灰 度值的影响曲线
２．２两点校正法原理
两点校正法建立在以下两个假设条件下：
（１）每个探测元的响应是线性的．这一假设在探
测元响应的大部分区域是近似成立的，但在输
入很小和接近饱和时会有比较大的非线性．对
两个定标点进行测量，便可求出校正直线，从而
对图像的非均匀性进行校正．（２）探测元的响应
实验时采集喝水杯子的原始红外图像并对 其进行非均匀性校正，如图２和图３所示。其中 图２为原始图像，水杯的图像已经被非均匀性 带来的噪声所湮没。图３为在图２基础上进行非 均匀性校正后的图像。通过校正降低了不均匀 性，水杯的图像已完整地呈现出来，还可以看到 水杯上面的图案。
为了对比针对鱼眼镜头的非均匀性校正的 成像效果，用一个黑体作为均匀辐射源，比较直 接成像和对鱼眼镜头进行校正后的图像非均匀 性。根据１９９９年中华人民共和国国家标准“红
关键词：红外焦平面阵列；非均匀性校正；鱼眼镜头；凝视成像系统
中图分类号： ＴＰ３９１ 文献标识码： Ａ
Ａ Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ＢａＵＳｅｄ
ｏｎ Ｆｉｓｈ—ｅｙｅ Ｓｙｓｔｅｍ
ＦＡＮ Ｄａｎ．ＨＥ、佑ｎｇ－ｑｉａｎｇ。ＬＩ Ｊｉ—ｔｉａｎ．ＨＵＡＮＧ Ｆｕ—ｙｕ ｐｒｄｎ柚ｃｅ Ｅｎ百ｎｅ鲥ｎｇ ＣｂⅡｅｇｅ，鼬王ｉ：ｉａ拍ｕ锄ｇ ０５０００３，ｃｈｊｎ矽
４结论
鱼眼镜头是凝视型红外焦平面成像系统的 重要部件．由于鱼眼镜头的非均匀性会影响系 统的成像质量，因此本文在分析了鱼眼镜头对
凝视红外成像系统均匀性影响的基础上，针对 鱼眼镜头的特殊应用，在传统两点校正方法的基 础上，对鱼眼镜头产生的非均匀性进行了再校 正．实验结果表明，该方法残留的非均匀性低， 提高了凝视红外鱼眼侦测系统的成像质量。
参考文献
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统的成像质量．
２基于鱼眼镜头的校正原理
２．１鱼眼镜头对系统非均匀性的影响
在普通的光学系统中，轴外像点与轴上像
点的照度之比为
爰＝Ｋ ｃｏｓ４∥
（１）
式中， 虬为轴外斜光束截面积与轴上点光束 截面积之比，ｕ７为像方半视场角．在实际应用 中，若ｕ７≥６０。，则视场边缘的照度便不足中 央的６．５％．鱼眼镜头的视场很大，边缘视场相 对中心视场的照度差就更大．为了改善成像效 果，对于鱼眼镜头，可在上述公式基础上引入高 额筒形畸变使Ｉｕ７Ｉ大幅度变小，这样就可以降低 半视场角的影响．其次，充分利用像差渐晕使轴 外物点成像光束截面尽量增大，即增大疋，以 抵消ｃ０８４ｕ’的影响【４】．这在一定程度上可补偿
针对原有算法存在的缺陷，本文对采用鱼
具体的系统应用要求，必须进行非均匀性校正．
眼镜头的红外焦平面系统的非均匀性校正进行
目前，非均匀性校正的方法很多，但是真正能够
了改进，希望能够改善鱼眼凝视型红外成像系
收稿日期，２００帅锄５ 作者简介，范丹（１９８５－），男，陕西户县人，硕士研究生，研究方向为光电对抗．Ｄｍ觚ｌ：缸ｅｄ咖ｎ＠鲫ａｉｌ．ｃｏｍ
ｙ ｆ西）：Ｇ；，Ｘ；；（们＋０．；
。（９）
式（９）中，Ｇ。、ｏ蚶分别为两点校正中的校正 增益和校正偏移量，置，，（西）为校正前探测元的 响应值，ｙ＝，，（咖）为校正后的输出值【６１．
３针对鱼眼镜头的非均匀性校正实 验结果
根据前面的两点校正公式，我们测定了校 正增益和校正偏移量，然后将探测器各像元的Ⅱ向 应信号与其校正增益相乘再加上校正偏移量， 就完成了非均匀：｜生校正．
ＩＮＦＲＡＲＥＤ（ＭｏＮＴＨＬＹ）／ＶｏＬ．３０，Ｎｏ．８， ＡｕＧ ２００９
万方数据
黪槲移柳锄喈俐黑”嘲鳓俐秒弼黝影剃㈣㈣㈣㈣俐嬲例㈣：缈：罗獬秽黝缈懒俐黝孵黝懒俐嬲黝㈣绣㈣棼缁彬炒酱缈缈锈
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采用改进型钝化层的红外光电 二极管及传感器列阵
必须具有时间稳定性，否则，定标数据在使用时
就会失去意义【５】．在此条件下，红外焦平面阵
列任一探测元在均匀辐射背景下的响应输出可
以表示为
五０（≯）＝Ｋ。ｊ≯＋且，，
（２）
式中，五．，（≯）为探测元的响应输出值，≯为辐 射通量，Ｋ。，和Ｂ“为焦平面阵列第ｉ行第ｊ列 探测元的增益和偏移量．对于每一个探测元， Ｋ。，和Ｂ“的值在两个标定点内是固定的，并且 不随时间变化．
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ协协ｐｏｉｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ出９０ｒｉｔｈｍ ｉｎ
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ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｈ踮ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｒｒｅｃ乞ｉｏｎ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｉｍａｇｉｎｇ ｅ舵ｃｔｉｖｅｎｅ鹪．
ｆｂｃ址ｐｌａ矾ａｒｒａｙ；ｎｏｎｕｎｉｆ删ｔｙ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｉｎ仔ａｒｅｄ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｓ ｄｉｓｃ班洛ｅｄ．Ｂｙ ｃａｌｃ“ｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｎｏｎｕｎｊｆｂｒｍｉｔ），ｖａｌｕ∞ｂｅｆｂｒｅ ａｎｄ ａ矗ｅｒ ｃｏｒｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ Ｏ．７２
ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ㈣ｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａＪｌｄ ０．０２７瑚ｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｉｍ硒ｎｇ ｕｎｉｆｂｍＬｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙ８ｔｅｍ ｉｓ ｉｍｐｒ钾ｅｄ．Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉ８ ｃｏｍｐａｒｅｄ
一种基于鱼眼镜头的非均匀性校正方法
范 丹 何永强 李计添 黄富瑜
（军械工程学院，河北石家庄０５０００３）
摘 要：为了提高凝视型红外鱼眼侦测系统的成像质量，针对实际应用中的问题，分析 了鱼眼镜头对系统非均匀性的影响．对传统的两点校正算法进行了改进，提出了基于 鱼眼镜头的两点校正算法，并对校正算法的成像质量进行了讨论．通过计算，校正前 的非均匀性大小为０．７２，校正后的非均匀性大小为Ｏ．０２７，系统的成像均匀性提到了提 高．在非均匀性校正方面与传统的两点校正法进行了比较．结果表明，该方法具有校正 精度高、成像效果好等优点．
ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；缸ｈ－ｅｙｅ ｌｅ璐；８ｔ射ｉｎｇ ｉｍａｇｉｎｇ ８ｙｓｔｅｍ
１引言
凝视型红外鱼眼焦平面成像系统具有视场 大、体积小、探测灵敏度高等特点，但是红外焦 平面阵列响应的非均匀性和鱼眼镜头的成像特 点会影响系统成像的最终性能。因此，为了满足
实现实时校正并在实际系统中应用的还是两点 校正的方法．此方法计算量小，能够实现实时校 正的目的，但是由于红外焦平面探测器没有针 对鱼眼镜头的应用进行过校正，采用该方法会 影响系统的成像效果和灵敏度１１－３１．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｉｍａ百ｎｇ ｑｕａＪｊｔｙ ｏｆ ａ ８ｔａｒｉｎｇ ｉｎ备甜ｅｄ缸ｈ－ｅｙｅ ８ｕｒｖｅｉｕａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ
ｉⅢｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａ缸ｈ－ｅｙｅ ｌｅｎＢ ｏｎ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ８ｙ８ｔｅｍ ｉ８ ａｎ出ｙｚｅｄ ａｃＩｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅＩｎ８ ｐｒｅ８ｅｎｔｅｄ
阢，，（咖。）１分别代入式（５）得：
ｘ。（咖。）＝Ｋபைடு நூலகம்咖，＋Ｂ。
（６）
＾。１９２ Ｊ ２ ｎ。９２十ａ。
Ｌ，Ｊ
由式（２）一式（７）可推出
删＝＋戡型糍案引筹咖）铲㈣”７ ｘ。．，（咖：）一ｘ叫（咖。）
令Ｇ州＝蒜燃，Ｑ，＝ 型掣笔岳割掣，×荆：Ｋ（咖）
ｘ¨（咖。）一ｘ州（≯，）
一“外“～…
得到对任一光辐射通量≯的两点校正公式为
轴外像点与轴上像点的照度之差．但是由于器 件工艺带来的空间噪声和探测器温度灵敏度很 高对这种差异的放大作用，镜头对系统会产生 一定的非均匀性．而在探测器性能不断提高的 情况下，空域噪声将是影响系统灵敏度的主要 因素．降低空域噪声将有利于提高系统的灵敏 度．
本文将通过对系统经鱼眼镜头输出的图像 和探测器直接输出的图像进行对比分析，得出 鱼眼镜头对系统成像的影响．
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外焦平面阵列特性参数测试技术规范”中关于
非均匀性的定义：
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１
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２东【而而而而一
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１ １／２
×∑∑（Ｋ厂Ｋ唧）２ ×１００％
ｔ＝１ Ｊ＝１
Ｊ
对实验采集到的数据进行了计算分析，对均匀黑 体的成像如图４所示，其非均匀性大小为ｏ．７２． 图５为采用基于鱼眼镜头的非均匀性校正方法 校正后的图像，其非均匀性大小为０．０２７，在数 值上比校正前提高了一个数量级．由此可见，经 过基于鱼眼镜头的非均匀性校正，系统的非均 匀性明显降低了．同时由于非均匀性的降低，系 统对目标探测的效果也得到了增强，尤其是对 弱小目标的检测具有实际意义．
ａＪｌａｌｏｇ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｌｌｓ［ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ＳＰＩＥ，１９９７，３０６１：８９５－＿９０５．
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辐射通量为咖。，则在低温咒和高温巧下的响