紅外焦平面陣列是目前紅外成像系統(tǒng)的主要探測器件。由于制造工藝的差別、放大電路以及環(huán)境溫度等原因，會導(dǎo)致探測器每一個(gè)像元對光的響應(yīng)產(chǎn)生差距，表現(xiàn)為圖像中不同區(qū)域的亮度或色彩表現(xiàn)不一致,，進(jìn)而影響實(shí)際的成像效果，這就是非均勻性,。

簡單來說,，我們將相機(jī)對著一個(gè)均勻場景進(jìn)行拍照的時(shí)候，假定場景理想均勻,，所有像素的灰度值也并非一致,。直觀來說,，紅外圖像中的不規(guī)則條紋就是紅外焦平面陣列非均勻性的體現(xiàn)。

短波紅外相機(jī)的“非均勻性校正”是指對短波紅外相機(jī)成像中存在的非均勻性進(jìn)行校正和補(bǔ)償?shù)倪^程,。非均勻性校正的目的是消除或減小這種非均勻性對最終圖像質(zhì)量的影響,，以確保相機(jī)輸出的圖像在不同位置或條件下具有較為一致的性能和表現(xiàn)。

當(dāng)探測器不加任何校正算法時(shí),，所拍攝的圖像如下圖1所示,。從這個(gè)圖片我們可以清楚的看到豎條紋，這便是非均勻性的直觀表現(xiàn),。這種非均勻性嚴(yán)重影響到了正常的成像,，這顯然是不符合我們觀測和拍攝的要求。

圖1 不加校正的原圖

圖2 校正后場景圖像

將圖1和圖2進(jìn)行對比，可以明顯看到場景的成像效果得到改善,，符合我們正常的觀測效果,。對于普通場景拍攝就有如此大的差異，更不用說短波相機(jī)在天文學(xué),、成像醫(yī)學(xué),、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，所追求的成像要求更加嚴(yán)格,，這便是非均勻性校正的必要性。

接下來,，我們將展示非均勻性校正對于探測器成像的影響,。我們在暗場條件下，采集相機(jī)的本底圖片,，可以明顯的看到很多豎條紋（圖3）,，這便是探測器響應(yīng)的不一致性；而進(jìn)行非均勻性校正之后,，豎條紋全部消失（圖4）,。

圖3 均勻性很差的本底圖像

圖4 校正后的本底圖像

通過采集多張灰度圖像，作為校正數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理后,，我們使用這些校正數(shù)據(jù)對探測器的響應(yīng)進(jìn)行理論計(jì)算,，對圖像中的不同區(qū)域進(jìn)行灰度調(diào)整，最終得到圖4的效果,。

無論是從直觀感受還是理論數(shù)值上,，都可以明顯看到非均勻性校正對改善成像的重要意義,。

我們以圖3和圖4為例，當(dāng)對同一行的像素進(jìn)行橫向灰度截取,，得到如下兩張圖片,。

圖5 校正前的橫向灰度變化

圖6 校正后的橫向灰度變化

由上圖可以看到，校正前的灰度范圍更大,，變化更為雜亂,；而校正后灰度范圍較小，且整體更緊湊,。圖5表現(xiàn)的很像泛起的波浪,，變化十分的劇烈；而圖6表現(xiàn)的更加平靜,，變化趨勢較小,。

相機(jī)非均勻性校正對于各種圖像應(yīng)用都具有重要意義，是現(xiàn)代成像技術(shù)中重要的一環(huán),，它通過消除圖像中的非均勻性,，提高了圖像的質(zhì)量和可靠性，為各種應(yīng)用提供了更加優(yōu)質(zhì)和精準(zhǔn)的成像工具,。隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,，相信相機(jī)非均勻性校正將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其重要價(jià)值。