关于平场校正算法的理解

1. 什么是平场校正

什么是平场校正呢，专业术语就是：用于消除各像素响应不均一的算法；那么什么是像素相应不均一呢，说白了就是像素点对光转换成电荷的能力，进而体现为我们所说的像素值的大小；

2. 怎样进行平场校正

l 首先要获取系统的暗本像素值（取平均值），简称（暗场校正）；获得该值的目的在于得到，CCD在特定的环境下（光亮、温度、时间相同）产生的暗像素值的大小，用一下公式表示

（1）

为该环境下获得的像素值，K为转换关系，单位为灰度/电子；为特定像素在该环境下的暗电流大小，t表示获取一帧或者一行的时间，而表示图像的偏置值大小；

l 其次是获取均匀光强下的图像（简称明场校正），理论上要求这一帧（行）图像应该在足够亮，且光线均匀，即使得传感器的每一个像素点都在一个饱和照明以及电荷饱和输出的情况下，相机巨头dalsa建议他的客户在这一步骤时，相机下面使用不透光的但又不成镜面反射的后朔料白板来辅助完成，实践证明该步骤对真个平场校正算法的精确度确实有很大的影响；明场校正的表达式有如下：

（2）

表示在均匀光照下获得的像素值，表示特定像素对光的转换敏感度，后面两项跟前面的暗场校正是一样的（同样的时间，温度，以及光亮度）；

l 接着就是被校正的图像的的像素值，与明场校正几乎一样，唯一不同的就是光亮X，这里我们可得到两者之间的关系，其表达式为:

（3）

是各像素点上面的光强度，也就是相机所拍摄到的光（除去了暗电流以及像素光响应不均一的情况）；通过上面表达式我们可得知，当各像素点是线性响应系统时，是一个常数，由（1）式跟（2）式得到：

（4）

通过（1）（3）（4）我们可以得到

（5）

未知，通过（5）式我们可以得知，相机所拍摄到的光（除去了暗电流以及像素响应不均一）跟明场校正的光亮的比值等于：经过校正后的值减去明场校正时该点像素的值，同事除以明暗场校正像素值的差；

这里我们涉及的平场校正需要获得明场校正时像素灰度值，以及暗场校正的灰度值，同时需要对这些参数进行存储，并为后面的计算所用；综上，我们不需要知道每一个特定像素点的对光的响应率，以及该像素点的暗偏置电流也能真实的获取它所感应的光的比值；由于是一个常数，所以在后续的处理上，只要统一乘以特定的常数即可对图像的像素值做统一的放大与缩小并且不会损伤图像；

通常，平场校正一般运用于线阵CCD相机，对于其他的相机，有其他的处理方法；该算法有一定的局限性，受环境温度、光线的影响比较大，因此要求在工作环境变换不大的情况下才能最大的发挥出算法的效果，一旦工作环境发生较大的变化时，需要从新做平场校正；

很多东西都只能适用于特定的场合，算法也好，人也罢，唯有以变应对万变……

参考文章《图像平场校正方法的扩展应用研究》