基于CPLD的圖像傳感器非均勻性校正研究

　　從圖1可看出,在Hj和Hj+1輻照度下,校正前a和b光敏元的視頻輸出值分別為Uaj、Ua(j+1) 、Ubj和Ub(j+1) . 由于非均勻性的存在,使得Uaj ≠Ubj、U a (j+1) ≠U b(j+1) . 校正后, a和b 2個(gè)光敏元在H j和H j+1輻照度下,均分別有相同的輸出: Ucj和Uc(j+1) . 同時(shí)也保證了在(Hj , Hj+1 )區(qū)域內(nèi),相同輻照度下2個(gè)光敏元均有相同的輸出. 直線i ( i = a, b)可表示為:

　　式中, Uij為i光敏元校正前的輸出; Kij、bij分別為對(duì)應(yīng)直線的斜率和偏置常數(shù)為使a和b光敏元的轉(zhuǎn)換特性經(jīng)校正后均表現(xiàn)為直線c所表示的轉(zhuǎn)換關(guān)系,按以下2式選擇斜率校正系數(shù)Gij和偏置校正系數(shù)Cij。

　　式(2)中, Kc為常數(shù), 表示直線c的斜率. 對(duì)Kc的選擇具有很強(qiáng)的隨意性, 通常選取所有光敏元中最大斜率的光電轉(zhuǎn)換直線或者取過2個(gè)不同光照下各個(gè)光敏元的算術(shù)平均值的直線作為標(biāo)準(zhǔn). 筆者則以獲取盡可能大的Gij作為標(biāo)準(zhǔn), 因此, 由Gij (最大取值可為250)和(Ui(j+1) - Uij )值可確定(Uc(j+1) - Ucj )值的范圍,從而確定Kc值. 同時(shí)保證校正后的視頻輸出值在飽和輻照度范圍內(nèi)隨輻照度增強(qiáng)而增大。

　　式(3)中,Mj為常數(shù). 在保證光電轉(zhuǎn)換曲線分段線性化后的連續(xù)性和單值性的情況下,Mj值等于分段點(diǎn)Hj校正后的視頻電壓值. 同時(shí), 結(jié)合Uij以及選擇合適的Gij ,保證獲取盡可能大Cij. 因此,校正后的視頻輸出Uc可表示為

　　將式(1) 、式(2)和式(3)代入式(4) ,經(jīng)整理后得:

　　可見,因?yàn)镵c、Mj和Hj均為常數(shù), 經(jīng)過校正處理后, 在同一輻照度下, 2個(gè)光敏元都有相同的視頻輸出電壓并且輸出電壓值與輻照度大小成一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系. 同理,對(duì)有m 個(gè)光敏元的傳感器采用上述校正原理和校正算法可實(shí)現(xiàn)其非均勻性校正。

　　此外,由于不同圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換曲線各不相同,所以,在輻照度區(qū)域的劃分時(shí),各邊界點(diǎn)應(yīng)根據(jù)具體傳感器的特性加以選擇,不能一概而論. 筆者所采取的選取原則是,采用實(shí)驗(yàn)測(cè)取數(shù)據(jù),擬合出曲線的大致變化情況,再進(jìn)行輻照度區(qū)域劃分。