CN106595871A - 红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置及校正方法 - Google Patents
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Abstract
红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置及校正方法，涉及图像信号处理领域，解决了灰度校正的通用性问题。本发明的校正装置包括输入信号解码芯片，对输入的数字信号进行解码处理；灰度线性校正处理芯片，接收解码处理后的数据并对其进行灰度线性校正；输出信号编码芯片，接收灰度线性校正后的数据并对其进行编码处理，将编码处理后的数据输出给DMD显示；灰度特征存储器，用于存储灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。该装置结构简单，使用灵活，具有通用性，无论是针对红外热像仪拍摄获得的场景还是采用专业的场景仿真软件制作的场景，都无需单独调整灰度参数，极大的提高了场景仿真图像的制作效率，减轻了场景设计人员的工作负担。
Description
技术领域
本发明涉及图像信号处理技术领域，具体涉及一种红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置及校正方法。
背景技术
红外目标模拟器是红外系统工程领域中经常用到的一种检测和校准装置之一，其准确度和性能稳定性将直接关系到红外系列产品的主要技术指标和性能。
红外目标模拟器中，由于DMD(数字微镜器件)是投影系统的一种方式，因此其投影输出经过了其自身的灰度校正处理，使输出的图像符合人眼的观察而不至于失真。然而在某些仿真领域却要求DMD能够不进行灰度校正，而直接进行线性输出。目前常用的解决办法是直接对图像源进行处理，即先测出DMD灰度校正曲线，然后将图像源进行一个“反校正曲线”的校正处理。但是这种处理方式不具有灵活性和通用性，其主要原因是：目前常用的图像源获取方式主要有两种，一种是采用红外热像仪对场景进行实地拍摄，然后将获取到的图像，根据每一台红外目标模拟器的参数进行“反曲线校正”后，再通过红外目标模拟器进行投影输出，另一种方式是采用专业的场景仿真软件(例如Vega等)制作出所需要的仿真场景，在制作过程中同样需要根据红外目标模拟器的参数进行灰度的校正，再投影输出，无形之中增加了图像源的工作量，而且每一台红外目标模拟器都需要单独调整图像源。
发明内容
为了能够实现通用的灰度校正，本发明提供一种红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置及校正方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，包括：
输入信号解码芯片，对输入的数字信号进行解码处理；
与输入信号解码芯片相连的灰度线性校正处理芯片，接收解码处理后的数据并对其进行灰度线性校正；
与灰度线性校正处理芯片相连的输出信号编码芯片，接收灰度线性校正后的数据并对其进行编码处理，将编码处理后的数据输出给DMD显示；
集成在灰度线性校正处理芯片中的灰度特征存储器，用于存储灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。
进一步的，灰度系数校正图像数据值之间的差值数据指的是：通过灰度线性校正处理芯片在多个不同的灰度系数特性中选择适用于灰度校正的灰度系数特性，通过适用于灰度校正的灰度系数特性分别确定出与之一一对应的灰度系数校正图像数据值，并且计算出这些灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。
进一步的，所述输入信号解码芯片采用AD公司生产的AD9883芯片。
进一步的，所述灰度线性校正处理芯片采用ALTERA公司生产的
EP1C6Q240FPGA芯片。
进一步的，所述输出信号编码芯片采用AD公司生产的ADV7123芯片。
本发明还提供了一种红外目标模拟器灰度自适应线性校正方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、绘制灰度图，计算出对应于灰度图的实际输出值；
步骤二、通过步骤一获得的灰度图的实际输出值得出一个灰度非线性化曲线，采用最小二乘法进行曲线拟合，得出该曲线的原函数公式，并推导出其相应的反函数公式，对应得到一个灰度反曲线校正特性曲线；
步骤三、根据256级灰度生成一个相应的校正表；
步骤四、将步骤三中得到的校正表固化至灰度线性校正处理芯片中；
步骤五、输入信号解码芯片接收数字信号并对其进行解码处理，经过解码处理后的数据通过输入信号解码芯片传输给灰度线性校正处理芯片；
步骤六、通过灰度线性校正处理芯片在多个不同的灰度系数特性中选择适用于灰度校正的灰度系数特性，通过适用于灰度校正的灰度系数特性分别确定出与之一一对应的灰度系数校正图像数据值，并且计算出这些灰度系数校正图像数据值之间的差值数据；
步骤七、将上述的差值数据存储在灰度线性校正处理芯片的灰度特征存储器中；
步骤八、反曲线校正
利用步骤二中得到的反函数公式、步骤三中得到的校正表、步骤六中得到的差值数据，同时采用灰度反曲线校正方法对接收到的数字信号进行校正，最终生成灰度系数校正信息；
步骤九、将步骤八生成的灰度系数校正信息输出至输出信号编码芯片，通过输出信号编码芯片对其进行编码处理后将数字信号输出，提供给DMD显示。
进一步的，步骤一的具体过程为：
采用画图软件制作灰度等级从0至255的256幅灰度图，通过红外热像仪采集红外目标模拟器输出的图像，然后得出对应输入灰度图的实际输出值。
进一步的，步骤三的具体过程为：
将在0～255有限区间范围内的输入变量代入步骤二获得的反函数公式即可得出对应的结果，即校正表。
本发明的有益效果是：本发明的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置结构简单，使用灵活，具有通用性，无论是针对红外热像仪拍摄获得的场景还是采用专业的场景仿真软件制作的场景，都无需单独调整灰度参数，只需按常规的方式制作图像源，由校正装置进行自动校正灰度，极大的提高了场景仿真图像的制作效率，减轻了场景设计人员的工作负担。
附图说明
图1为本发明的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置的结构示意图。
图2为校正曲线示意图。
图3为灰度输出线性关系示意图
图中：1、输入信号解码芯片，2、灰度线性校正处理芯片，3、输出信号编码芯片，4、灰度特征存储器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，主要包括：输入信号解码芯片1、灰度线性校正处理芯片2、输出信号编码芯片3、灰度特征存储器4。
输入信号解码芯片1与灰度线性校正处理芯片2相连。灰度线性校正处理芯片2与输出信号编码芯片3相连。灰度线性校正处理芯片2中包含灰度特征存储器4。由输入信号解码芯片1对输入的数字信号进行解码处理，并将解码处理后的数据传输至灰度线性校正处理芯片2中，通过灰度线性校正处理芯片2对接收的数据进行灰度线性校正，再由灰度线性校正处理芯片2将经过灰度线性校正的数据传输至输出信号编码芯片3中，通过输出信号编码芯片3对接收到的数据进行编码处理，并将编码处理后的数据输出，提供DMD显示。
本发明的一种红外目标模拟器灰度自适应线性校正方法，其具体过程如下：
步骤一、采用专业画图软件制作灰度等级从0至255的256幅灰度图，然后采用与红外目标模拟器相匹配的红外热像仪，通过红外热像仪采集红外目标模拟器输出的图像，然后得出对应输入灰度图的实际输出值。
步骤二、通过步骤一获得的灰度图的实际输出值可以得出一个灰度非线性化曲线，如图2中的(b)所示，采用最小二乘法进行曲线拟合，得出该曲线的原函数公式，并推导出其相应的反函数公式，对应得到的灰度反曲线校正特性曲线如图2中的(a)所示。
步骤三、根据256级灰度生成一个相应的校正表
由于步骤二所推导出的反函数公式，其输入变量在0～255的有限区间内，因此为了减少校正处理的工作量并减少延时，将在0～255有限区间范围内的输入变量代入步骤二获得的反函数公式即可得出对应的结果，即校正表。
步骤四、将步骤三中得到的校正表固化至灰度线性校正处理芯片2中。
步骤五、输入信号解码芯片1接收数字信号并对其进行解码处理，经过解码处理后的数据通过输入信号解码芯片1传输给灰度线性校正处理芯片2。
步骤六、通过灰度线性校正处理芯片2在多个不同的灰度系数特性中选择适用于灰度校正的灰度系数特性，通过适用于灰度校正的灰度系数特性分别确定出与之一一对应的灰度系数校正图像数据值，并且计算出这些灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。
步骤七、将上述的差值数据存储在灰度线性校正处理芯片2的灰度特征存储器4中。
步骤八、反曲线校正
根据原函数图像与反函数图像关于Y＝X对称的特点，而Y＝X正是本发明所需要的灰度输出线性关系，如图3所示，因此可以利用步骤二中得到的反函数公式、步骤三中得到的校正表、步骤六中得到的差值数据，同时采用灰度反曲线校正方法对接收到的数字信号进行校正，最终生成灰度系数校正信息。
步骤九、将步骤八生成的灰度系数校正信息输出至输出信号编码芯片3，通过输出信号编码芯片3对其进行编码处理后将数字信号输出，提供给DMD显示。
本实施方式中，输入信号解码芯片1采用AD(亚德诺半导体)公司生产的AD9883芯片。
本实施方式中，灰度线性校正处理芯片2采用ALTERA公司生产的EP1C6Q240FPGA(可编程逻辑)芯片。
本实施方式中，输出信号编码芯片3采用AD(亚德诺半导体)公司生产的ADV7123芯片。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，其特征在于，包括：
输入信号解码芯片(1)，对输入的数字信号进行解码处理；
与输入信号解码芯片(1)相连的灰度线性校正处理芯片(2)，接收解码处理后的数据并对其进行灰度线性校正；
与灰度线性校正处理芯片(2)相连的输出信号编码芯片(3)，接收灰度线性校正后的数据并对其进行编码处理，将编码处理后的数据输出给DMD显示；
集成在灰度线性校正处理芯片(2)中的灰度特征存储器(4)，用于存储灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。
2.根据权利要求1所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，其特征在于，灰度系数校正图像数据值之间的差值数据指的是：通过灰度线性校正处理芯片(2)在多个不同的灰度系数特性中选择适用于灰度校正的灰度系数特性，通过适用于灰度校正的灰度系数特性分别确定出与之一一对应的灰度系数校正图像数据值，并且计算出这些灰度系数校正图像数据值之间的差值数据。
3.根据权利要求1所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，其特征在于，所述输入信号解码芯片(1)采用AD公司生产的AD9883芯片。
4.根据权利要求1所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，其特征在于，所述灰度线性校正处理芯片(2)采用ALTERA公司生产的EP1C6Q240FPGA芯片。
5.根据权利要求1所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正装置，其特征在于，所述输出信号编码芯片(3)采用AD公司生产的ADV7123芯片。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、绘制灰度图，计算出对应于灰度图的实际输出值；
步骤二、通过步骤一获得的灰度图的实际输出值得出一个灰度非线性化曲线，采用最小二乘法进行曲线拟合，得出该曲线的原函数公式，并推导出其相应的反函数公式，对应得到一个灰度反曲线校正特性曲线；
步骤三、根据256级灰度生成一个相应的校正表；
步骤四、将步骤三中得到的校正表固化至灰度线性校正处理芯片(2)中；
步骤五、输入信号解码芯片(1)接收数字信号并对其进行解码处理，经过解码处理后的数据通过输入信号解码芯片(1)传输给灰度线性校正处理芯片(2)；
步骤六、通过灰度线性校正处理芯片(2)在多个不同的灰度系数特性中选择适用于灰度校正的灰度系数特性，通过适用于灰度校正的灰度系数特性分别确定出与之一一对应的灰度系数校正图像数据值，并且计算出这些灰度系数校正图像数据值之间的差值数据；
步骤七、将上述的差值数据存储在灰度线性校正处理芯片(2)的灰度特征存储器(4)中；
步骤八、反曲线校正
利用步骤二中得到的反函数公式、步骤三中得到的校正表、步骤六中得到的差值数据，同时采用灰度反曲线校正方法对接收到的数字信号进行校正，最终生成灰度系数校正信息；
步骤九、将步骤八生成的灰度系数校正信息输出至输出信号编码芯片(3)，通过输出信号编码芯片(3)对其进行编码处理后将数字信号输出，提供给DMD显示。
7.根据权利要求6所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：
采用画图软件制作灰度等级从0至255的256幅灰度图，通过红外热像仪采集红外目标模拟器输出的图像，然后得出对应输入灰度图的实际输出值。
8.根据权利要求6所述的红外目标模拟器灰度自适应线性校正方法，其特征在于，步骤三的具体过程为：
将在0～255有限区间范围内的输入变量代入步骤二获得的反函数公式即可得出对应的结果，即校正表。
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