基于偏置电压自适应调整的红外图像增强技术

根据国内常见的微测辐射热计器件结构原理及读出电路,研究了偏置电压与噪声等效温差的关系,推导了偏置电压与探测器输出电压的线性方程.提出了基于直方图统计的偏置电压调整模型,降低探测器的噪声等效温差,增强图像对比度,使此种类型的红外探测器能够用于各种目标场景的探测.实验证明,偏置电压自适应调整技术应用于红外图像实时处理系统中...     

基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法

提出了一种新的消除红外图像中条纹噪声的方法。由于红外焦平面阵列中每列读出电路的偏置电压不同,导致红外图像中有明显的条纹状噪声。分析了读出电路偏置电压不均匀对红外成像的影响,提出了利用双边滤波器估计读出电路偏置电压的方法,并使用估计的偏置电压校正红外图像。基于实际红外图像的实验结果表明,提出的算法能够显著地消除红外图像中的条纹噪声。     

红外探测器探测率的研究与分析

在介绍了红外探测器的组成与工作原理的基础上,分析了红外焦平面探测器的噪声等效功率、探测率对空间红外遥感器成像性能的影响,对红外焦平面探测器探测率的影响因素进行了深入研究。通过理论分析,探测率测量值受测试条件影响,积分时间、辐射源温度、背景辐射和1/f噪声等因素对探测器探测率的测试结果都有一定的影响。     

数字化红外焦平面噪声分析研究

基于自行设计的TDI线列红外焦平面数字化读出电路,设计一款带有驱动IRFPA器件和数字化数据采集功能的红外焦平面测试系统,分别进行数字化线列读出电路电注入方式、中波红外焦平面和长波红外焦平面的噪声分析以及红外探测器比较关心的NETD的分析,并对积分时间、焦平面阵列注入区和偏置电压对红外探测性能的影响做了区分论证。     

红外热成像系统低温极限成像探测分析

从普朗克黑体辐射定律出发,通过计算,得到不同温度下景物的辐射出射度,推导出真空低温密闭环境中景物辐射通过光学系统进入红外探测器的辐射通量的计算公式,得到了探测器接收到的辐射通量,研究了影响探测器性能的主要噪声,并且计算了系列红外探测器的最小可探测功率,进而分析得到了影响红外热成像系统可探测最低温度的影响因素,通过计算得到了系列探测器的低温探测极限。该工作可为用于低温环境和目标探测成像的红外成像测温系统设计提供依据。     

温度传感器校准系统中红外信号检测电路设计

为了提高红外探测器检测红外微弱信号的精度,采用晶体管恒流偏置电路,使用低噪声高速运算放大器构成了前置放大电路。运用电路理论建立放大电路的噪声等效模型,采用叠加法计算1级放大输出端的噪声电压。通过中温黑体炉红外辐射实验,测试电路性能,取得了500℃~700℃时的电压波形,计算得出信噪比为7.25×103。结果表明,红外探测器前置放大电路达到高信噪比、响应速率快、抗干扰强的应用要求,可以对红外微弱信号检测放大。     

基于探测器噪声分析的红外图像增强算法

红外成像制导系统中,来自目标的辐射信号是极其微弱的,噪声特性直接影响探测器的探测能力,降低探测器的噪声是提高其探测能力的有效方法之一。首先,对探测器噪声的频谱进行了分析;然后,提出了基于探测器噪声分析的红外图像去噪算法——基于小波域自适应维纳滤波算法,主要讨论在预处理阶段如何去除白噪声和分形噪声。由于分形噪声的小波系数是平稳的,不相关的,可近似看作高斯白噪声,通过对图像进行小波变换,先将分形噪声转化为白噪声,进而采用自适应维纳滤波算法滤除噪声。用采集的大量红外图像作实验,结果表明,该算法能够有效地去除多元探测器成像中的噪声信号,显著地提高信噪比,为后续弱小目标的检测和识别提供了良好的基础。     

红外搜索跟踪系统探测距离估算方法

依据小哈德逊经典探测距离估算公式,从工程应用角度出发提出了一种改进红外探测距离估算方法。该方法在原理论基础上依据目标辐射特性、光学系统设计能力、探测器性能、大气传输等方面进行估算,同时分析了光学系统能量利用效率、红外探测器电路噪声、目标背景辐射影响对红外探测性能的影响。最后通过仿真分析,将经典方法距离估算结果与经过改进方法修正后的结果进行比较,验证了改进后距离估算方法在IRST系统设计评估中的有效性。     

基于空时域级联滤波的红外焦平面条状噪声消除算法

针对红外图像中的条状噪声问题,本文提出了一种基于空时级联滤波的条状噪声消除方法。在红外焦平面阵列中,每列设有一个读出电路用于读取该列传感器的响应。读出电路偏置电压的差异是红外图像中条状噪声的主要成因。根据红外辐射的空间相关性假设,本文利用空域非线性滤波从红外图像中提取偏置电压;然后,采用高斯-马尔科夫过程建立偏置电压随时间的变化的数学模型,并采用基于时域卡尔曼滤波的最小均方误差估计(MMSE)方法估计偏置电压;最后,从红外图像中减去偏置电压以消除红外图像中的条状噪声。为了验证所提算法的性能,分别利用仿真数据和实际红外数据进行实验,实验结果表明本文所提算法能够有效消除红外图像中的条纹噪声,并且不会造成图像细节的损失。     

512×8元双波段TDI红外探测器的低噪声成像电路设计

设计了一种基于512×8元双波段TDI红外 焦平面探测器的低噪声实时成像数据采集系统。根据器件内 部的电路结构以及输出模拟信号的特点,设计了一种由偏置电压、驱 动电路、模数转换电路和数字信号处理模块等组成的低噪 声采集电路。经噪声测试可知,在26℃的室温下,电路噪 声为0.02～0.18 mV;当积分时间为300 μs时,短波红外和中波红外探测 器各个像元的噪声电压分别为2.5～4.5 mV和8～10 mV,其 各个像元的信噪比分别为52～57 dB和43～48 dB。结果表明,该系统具 有良好的噪声特性,可以满足实际的工程应用需求。