应用U形边框黑体光阑的三点辐射定标校正方法及其分析

红外焦平面探测器阵列由于探测器工艺、环境冲击和长时间工作等因素将引起探测器响应的漂移,很大程度影响了热成像系统的成像质量。对于红外测温热像仪来说,会大大降低其出厂定标的准确性。针对红外辐射定标,考虑到探测器响应的非线性,在前期搭建的基于U形边框黑体视场光阑的红外成像系统基础上,研究了基于U形边框黑体光阑的三点定标修正方法,并与两点辐射定标方法进行了比较。实际定标测试实验结果表明:在25~65 ℃范围内,三点定标修正后的最大绝对误差和平均误差分别为0.126 6 K和-0.048 8 K,较原始定标的结果有明显的精度提升,说明三点定标修正方法算法有效,但三点定标修正与两点定标修正的结果相差不大。因此,一般情况下两点辐射定标修正方法足以适应辐射定标应用。     

用于红外焦平面阵列非均匀性校正的辐射参考源

概述了4种红外焦平面阵列非均匀性过程中使用到的参考源。成为产品前,通常使用面源黑体作为参考源对红外焦平面阵列进行非均匀性校正;在热成像系统应用中动态非均匀性校正中,普遍使用的辐射挡板由于没有连有控温装置,只能进行一点校正,在场景温度偏离校正温度时,校正效果会受到影响;美国第三代前视红外成像系统中使用连有热电制冷器的热电参考源,利用热电制冷器对发射表面进行控温,可实现两点校正算法;为基于边框的SBNUC校正算法设计的U型边框黑体光阑,对视场中心没有遮挡,利用半导体制冷器对U型边框黑体光阑的进行控温,能根据场景信息自适应地实现的两点校正。     

基于可控内定标源的星上红外遥感相机非均匀性校正方法

长时间工作或环境变化时,红外焦平面阵列器件易产生非均匀性的问题。典型的星上定标方法是将系统指向深空场景或在入瞳处引入星上面源黑体辐射。覆盖全口径的星上黑体普遍体积较大、设计复杂且成本高昂。为了解决这些难题,我们提出了一种基于可控内定标装置和星空场景的红外遥感系统星上非均匀性校正方法。该方法利用可控内定标源提供不同的靶面基准辐照度,通过计算获得不同辐射定标段的定标参数,覆盖探测器动态范围,实现不遮挡视场情况下的高动态范围非均匀性校正。通过模拟指向深空场景的在轨定标过程,并对模拟图像进行非均匀性校正,用于非均匀性校正的评价图像的非均匀性由初始的15.87%下降到1.2%以下。本方法具有快速、高效、鲁棒性强等优点且具有实时处理的前景。相比于需要引入星上面源黑体的定标方法,本系统的内定标装置结构简单、设计小型化且节省成本。     

基于虚拟边框视场光阑的IRFPA自适应非均匀性校正算法

 非均匀性校正是提高红外焦平面阵列成像质量的关键环节.本文提出了一种基于虚拟边框视场光阑的红外非均匀性校正算法.该算法用人工神经网络对边框像元进行初始校正,形成校正虚拟边框,再根据场景信息和帧间位移,将偏置校正参数逐行逐列传递,可消除焦平面阵列全视场响应的偏置非均匀性.由于算法主要基于代数运算,运算量较低,故能根据场景信息自适应地实现快速、高效的一点校正;且不需要对成像系统进行机械结构改造,与传统代数算法相比,适应性更强.真实红外图像与仿真图像对算法的检验结果,证明了方法的有效性.     

多波段红外目标跟踪与辐射特性测量系统

介绍了一种对动态目标进行红外成像跟踪与辐射特性测量的系统。该系统采用大口径红外成像镜头，图像信号经放大、A／D转换和图像非均匀性校正，输出与目标辐射量成正比关系的数字图像信号。红外成像跟踪采用FPGA结合软件处理方法实现对目标的实时自动识别，进行形心、边缘与相关跟踪的计算。红外辐射特性测量采用基于PCI总线的高速图像采集板进行实时图像采集与显示。红外定标建立输出信号和标准黑体绝对辐射量的关系曲线，将原始的图像灰度数据换算为辐射通量密度。经外场试验证明该系统稳定可靠。     

基于积分时间的IRFPA非均匀性校正方法研究

随着红外焦平面阵列(IRFPA)的不断发展,红外成像系统的性能得到了显著的提高,但是IRFPA的非均匀性成为影响红外成像系统成像质量的制约因素,围绕IRFPA的非均匀性而开展的校正技术得到广泛关注。对基于定标非均匀校正技术的原理进行了探讨,将基于黑体定标方法和基于积分时间定标方法加以对比,提出了一种实用化的基于积分时间定标校正的实施方法,并加以验证,结果证明了该方法具有有效性,能够满足实际使用的需要。     

基于参考辐射源标定的红外成像非均匀校正技术

持续外场工作环境下,红外系统成像的非均匀性会随工作时间、温度的改变而发生飘移,要维持非均匀性校正精度,定标动作需要定期重复,而标准黑体笨重不便于携带,使其不适用于现场定标应用。针对这一问题,介绍了一种基于参考辐射源进行红外图像校正的方法。该方法利用一个精确控温的小巧辐射源,可随时根据需要插入红外成像系统光路中进行非均匀性标定测试,实时修正硬件平台中存储的非均匀性校正参数,从而达到维持校正精度的目的。实验结果表明,所述的辐射源具有较高的稳定性,与环境温差在-10~10 K的范围内温度波动可以控制在0.04 K范围,使用该人工辐射源可以明显降低非均匀性随时间的恶化。     

基于场景的国产红外探测器非均匀性校正方法

基于场景的红外探测器非均匀性校正方法可以弥补基于黑体辐射定标的非均匀性校正方法存在的缺陷,目前许多公开发表的场景校正算法比较复杂,难于硬件和工程化实现。探索了一种基于帧间图像配准的场景校正算法,针对国产640×512中波制冷型红外探测器存在的非均匀性应用该算法进行了校正实验。实验结果表明该算法校正效果明显,为基于场景的非均匀性校正算法的工程化应用提供了一种新思路。     

大口径红外光电系统辐射定标及误差分析

为了实现对大口径红外光电系统的辐射定标,建立了基于大面源黑体的辐射定标系统以及基于红外单色照明光管的光谱定标系统.利用腔型黑体、连续可变滤光片CVF和平行光管组成红外单色照明光管,对红外系统进行光谱定标,确定系统归一化相对光谱响应函数.利用大面源黑体覆盖红外系统入瞳和视场,对红外系统进行辐射定标,确定系统绝对辐射亮度响...     

自适应积分时间改变的红外焦平面非均匀校正方法

基于黑体标定的红外焦平面校正方法,当探测器工作积分时间与校正参数获取时的积分时间不一致时校正效果会变差,究其原因主要是因为像元的响应输出随积分时间呈现一定的非线性,传统黑体定标类的校正方法属于积分时间维度上的单点校正。针对该问题提出了一种自适应积分时间改变的非均匀校正方法,该方法在辐射通量和积分时间两个维度上都进行多点校正,从而有效解决了变积分时间时校正效果变差的问题。另外,该方法直接存储原始黑体标定数据用于校正,不需要存储增益及偏置校正系数。使用局部非均匀性均值作为校正效果的评价方法,该评价方法更能反映校正后残差的局部特性。实验表明,相对于传统方法,该方法能够有效降低积分时间改变时校正后的图像非均匀性,提高了黑体定标类校正方法的工程适用性。     

GF5B热红外通道星上定标与验证

以GF5B卫星发射前实验室定标为基础,采用星上0级黑体定标数据,建立了适用于GF5B热红外通道的星上绝对辐射定标模型。通过对2022年01月12日星上黑体定标数据进行处理,获得成像仪热红外通道的绝对辐射定标系数。对星上定标系统精度进行分析,并采用地面同步烟台浮标数据对定标结果进行精度验证,结果表明,在轨后星上定标系统的绝对定标精度为0.9 K;星地验证结果显示B11和B12通道亮温的偏差分别为0.33、0.77 K。说明基于星上黑体的定标方法具有较好的精度,定标结果可靠,可满足遥感数据定量化应用的需要,为实时准确获取热红外通道定标系数提供了方法借鉴。     

一种基于定标的红外图像非均匀性分区域校正算法

红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。     

一种可提高红外热像仪测温精度的算法

传统的红外热像仪测温算法具有测温精度低,测得的温度值不是目标物体的真实温度等缺点.从红外热像仪的测温原理入手,重点介绍了产生上述缺点的原因,并分析了黑体标定测温算法的不足之处.在此基础上提出了一种红外热像仪精确测温算法.通过在传统的黑体标定测温算法中引入差值查表标定、测温预处理和真实温度换算等环节,提高了热像仪的测温精...     

基于伽马压缩的红外图像非均匀性校正算法研究

针对红外探测器输出12位像素深度响应,而数字图像显示通常为8位的情况,提出一种基于伽马压缩的非均匀性校正算法。该算法利用自适应伽马曲线将探测器输出的响应进行压缩,然后基于两点校正对中低温图像和高温图像运用不同的校正系数进行校正。实验结果表明:该算法的非均匀性校正效果好,能够将传统两点校正方法校正后的残余非均匀性降低20%左右,校正后的中低温图像细节信息丰富,层次感强。     

基于积分时间调整的红外焦平面阵列非均匀校正算法研究

利用实测的响应数据分析了红外焦平面阵列探测元的响应特性与入射辐射、积分时间的关系,指出了实际工程中常用的两点黑体辐射定标校正算法的本质在于利用高低温时不同的响应数据计算增益系数与偏置系数.与此相类似,通过调整积分时间也能得到不同的响应数据.因此对基于积分时间调整的校正算法展开研究,分别提出一点与两点定标校正算法,并将一点定标与小波多分辨率分解相结合,提出了一种新的自适应非均匀校正算法,实验结果证明了该方法在实际成像系统中的有效性.     

Infrared radiation measurement of the aerial target based on temperature calibration and target images

Inthe last several decades ,a lot of theoretical studiesoninfrared radiation measurement of aerial targets hadbeen carried out .Undoubtedly,the measurement meansby theory modeling according to the thermal radiationlawplay ani mportant rolein many cases .H…     

红外光场成像中的辐射定标与校正

为了实现在长波红外波段应用光场成像技术,对红外光场成像中的辐射定标与非均匀性进行了研究。首先,根据光场成像和非均匀性校正的原理,提出了红外光场成像辐射定标模型,分析了响应漂移与非均匀性的关系。接着,设计标准黑体实验,记录两点校正法定标后30 h内的图像数据,对比了相同条件下光场数据和光场成像的非均匀性变化情况。实验结果表明:在10 min~30 h内,光场数据的非均匀性由0.062%增大到0.62%,光场成像的非均匀性由0.024%增大到0.27%。响应漂移对红外光场成像非均匀性的影响受到微透镜阵列渐晕和重聚焦计算的共同作用。重聚焦计算可有效抑制由响应漂移引起的非均匀性增长。     

基于衬底温度的红外焦平面联合非均匀性校正

分别分析了红外焦平面阵列(IRFPA)基于定标的非均匀性校正法(NUC)和基于场景的NUC算法各自的优势和问题,在此基础上提出了联合非均匀性校正方法。根据上电时刻焦平面衬底的温度值,从FLASH中提取事先存储的对应温度区间的增益和偏置校正参数,初步消除探测器的非均匀性。通过分析初步校正后图像残余非均匀性噪声的特性,提出了用具有保边缘特性的P-M滤波取代传统神经网络算法中的四邻域均值滤波来获得期望图像,从而减小了图像边缘误差。实验结果表明,该算法收敛速度快,校正精度高,有效避免了因红外焦平面响应特性漂移而引起的图像降质。     

基于像素级辐射自校准的红外图像非均匀性校正改进方法

红外成像系统中一直存在着非均匀性的问题,针对红外大动态范围成像等任务对改变成像系统积分时间的需要,提出了一种利用像素级辐射自校正技术的可变积分时间的非均匀性校正方法。通过辐射自校正为红外探测器中的每个像元建立辐射响应方程以估计出场景的辐射通量图,利用线性校正模型对辐射通量图进行校正,实现任意积分时间下的非均匀性校正。该方法的有效性通过高分辨率碲镉汞红外探测器进行了验证。