本发明涉及图像处理，更具体的说是涉及一种短波红外探测器的优化采样方法及系统。
背景技术：
1、短波红外相机是进行短波红外天文观测的重要终端仪器。由于短波红外天文观测所用带宽较窄或者目标本身亮度较低，红外探测器实际捕获的目标光子数极少，获得的目标信号相当微弱，为了提高信噪比，所要求的曝光时间也就较长。
2、随着多次积分读出红外探测器的研制成功，相应的采样读出算法也得到发展。具备多次积分读出功能的红外探测器常用于超长积分时间的使用场景，此时，使用传统的相关双采样（cds）方法并不能很好地消除读出噪声。除相关双采样外，目前常用的优化采样算法为富勒采样和斜坡采样。富勒采样在复位结束后进行多次采样，在积分完成前再进行同样次数的采样，使用前后多次采样数据差值的均值作为结果输出。斜坡采样则是整个积分期间等间隔地进行采样，通过最小二乘法拟合出斜率并输出。富勒采样和斜坡采样均未考虑实际采样过程对积分电容电量的影响，将非线性的采样结果当作线性结果进行输出，为高精度的测量带来系统误差，在长积分时间的应用场景下尤其显著。
3、因此，如何提供一种短波红外探测器的优化采样方法及系统，校正实际采样过程对积分电容电量的影响，提高长积分时间下对目标源的测量精度是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种短波红外探测器的优化采样方法及系统，主要解决长积分时间下的多次积分读出红外探测器在使用斜坡采样算法过程中，未考虑实际采样过程对积分电容电量的影响所带来的两个主要问题：一是实际输出的非线性问题，二是实际输出与理想输出的差异随采样次数增大的问题。这都会为高精度测量带来系统误差。为此，本发明采取的技术方案是，依据斜坡采样中的积分电容和采样电容间的差异，在一个积分周期内，在成像电路中实时校正实际采样过程对积分电容电量的影响所带来的采样结果与理想情况间的系统误差。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种短波红外探测器的优化采样方法，包括：
3、启用短波红外探测器的多次积分读出功能；进入正常成像模式后，设置多次积分读出的采样次数为n，每次复位前输出n幅初始图像。采样间隔即每次积分时间为，后续各参数均由1开始计数。
4、使用多次积分读出相机对目标区域进行n积分成像，所有成像均减去第一帧图像，获得一个积分周期内的n幅图像；
5、基于积分电容、采样电容及采样顺序确定校正系数序列；
6、根据n幅图像的采样顺序与校正系数序列顺序一一对应的方式，依序对n幅图像分别做乘法校正，得到校正后的n幅图像。
7、优选的，还包括：对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，作为图像采样结果。
8、优选的，所述校正系数序列表示为：
9、；
10、；
11、式中，表示校正系数序列；表示第i帧图像对应的校正系数；为采样顺序，，；表示采样总次数；表示积分电容的电荷量留存率，
12、；
13、式中，表示积分电容的电容值，表示采样电容的电容值。
14、优选的，设定积分电容每次采样后的电量为，得到每次采样后积分电容的电量为：
15、；
16、式中，为次采样后的电量，为采样顺序，，为电容的初始电量，为采样间隔时间内积分光电子增量；表示积分电容的电荷量留存率。
17、优选的，将积分电容采样后的电量均减去第1次采样后积分电容的电量，得到一个积分周期内n幅图像对应灰度值的电荷量，包括：
18、；
19、将n幅图像对应灰度值的电荷量分别与对应的校正系数相乘，得到校正后的n幅图像对应灰度值的电荷量：
20、；
21、式中，为校正后的代表第i帧图像对应灰度值的电荷量，表示第i帧图像对应的校正系数。
22、在实际拍摄中，减去作为offset的第1帧后所得的n帧图像，与对应的校正系数相乘，即实现图像的校正。
23、优选的，对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，包括：
24、将n幅图像中所有第r行第c列像元的灰度值作为一组数据序列；
25、根据每个像元位置对应的数据序列，分别确定每个像元对应的算法输出值：
26、；
27、其中，从1开始按采样顺序对第r行第c列像元对应的数据序列中的n个数据进行编号处理，式中，表示第r行第c列像元对应的算法输出值，表示第r行第c列像元对应的数据序列中编号为i的数据对应的灰度值，r和c均为整数，r和c分别表示像元的行号和列号，n表示参与计算的图像总数，i表示采样顺序。
28、优选的，一种短波红外探测器的优化采样系统，包括：
29、短波红外探测器，用于启用短波红外探测器的多次积分读出功能；
30、多次积分读出相机，用于对目标区域进行n积分成像；
31、积分成像处理模块，用于对所有成像均减去第一帧图像，获得一个积分周期内的n幅图像；
32、校正系数序列确定模块，用于基于积分电容、采样电容及采样顺序确定校正系数序列；
33、图像校正模块，用于根据n幅图像的采样顺序与校正系数序列顺序一一对应的方式，依序对n幅图像分别做乘法校正，得到校正后的n幅图像。
34、优选的，还包括：结果输出模块，用于对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，作为图像采样结果。
35、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种短波红外探测器的优化采样方法及系统，包括：启用短波红外探测器的多次积分读出功能；使用多次积分读出相机对目标区域进行n积分成像，所有成像均减去第一帧图像，获得一个积分周期内的n幅图像；基于积分电容、采样电容及采样顺序确定校正系数序列；根据n幅图像的采样顺序与校正系数序列顺序一一对应的方式，依序对n幅图像分别做乘法校正，得到校正后的n幅图像。对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，作为图像采样结果。本发明具有如下有益效果：
36、（1）本发明通过引入校正系数，校正了实际采样过程对积分电容电量的影响，减小了系统误差，提高了长积分时间下对目标源的测量精度。
37、（2）假设各次采样值包含的噪声相互独立为，使用相关双采样方法的标准差为，以此为单位可以得到斜坡采样与相关双采样方法的关系：
38、；
39、随采样次数增加可有效降低读出噪声。
40、（3）本发明结合实际天文观测，选择而非斜率作为最终图像，使处理后图像灰度值的物理含义与探测器的原始图像相近，可直接使用现有各种图像处理算法。
1.一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，还包括：对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，作为图像采样结果。
3.根据权利要求1所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，所述校正系数序列表示为：
4.根据权利要求1所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，设定积分电容每次采样后的电量为，得到每次采样后积分电容的电量为：
5.根据权利要求4所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，将积分电容采样后的电量均减去第1次采样后积分电容的电量，得到一个积分周期内n幅图像对应灰度值的电荷量，包括：
6.根据权利要求2所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，包括：
7.一种短波红外探测器的优化采样系统，应用权利要求1-6任一项所述的一种短波红外探测器的优化采样方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种短波红外探测器的优化采样系统，其特征在于，还包括：结果输出模块，用于对校正后的n幅图像进行直线拟合处理，获得处理后图像每个像元的算法输出值，作为图像采样结果。
