焦平面探测器图像非均匀性对目标检测的影响

随着机载光电设备对远距红外小目标探测能力要求的日益提高,如何提高目标检测性能成了一个热门的研究方向。研究图像非均匀性对目标检测性能指标的影响也成为一个具有重要工程意义的课题。针对红外焦平面图像两点校正后的图像特点,通过理论推导和实验仿真,分析了图像非均匀性大小与信噪比、检测概率和虚警率的关系。     

点目标检测中线列探测器非线性响应的分析

红外点目标检测系统和普通红外成像系统的应用和目的不同,非均匀性校正的依据也应不同.在探测器非线性响应模型的基础上,从数学推导和实验数据两方面对比和分析了线列探测器线性响应和非线性响应各自引起的非均匀性对点目标检测性能的影响.结果表明,非线性响应引起的非均匀性致使检测概率降低的程度大于线性响应,致使虚警概率提高的程度也大于线性响应,这一结论可为点目标检测系统中线列探测器的非均匀性校正提供依据.

Abstract：

Both the applications and purposes of infrared point target detection system are different from those of general infrared imaging systems,so the foundation of nonuniformity correction should be different.Based on the nonlinear response model,the influences of nonuniformity produced by linear response and nonlinear response of line array detector on point target detection are compared and analyzed according to mathematical derivation and experimental data.The results indicate that both the decrease of detection probability caused by nonuniformity and the increase of false alarm are greater than linear response,which can provide a foundation for nonuniformity correction in point target detection system.     

线列探测器实时非均匀校正技术研究

目前线列探测器仍在一些重大工程项目中广泛应用,且多采用两点定标法实现非均匀性的校正.两点定标法需要不断定标以更新校正系数.为了研究能够实现实时校正的方法,主要针对线列探测器的非均匀性特点,对目前几种简单的自适应非均匀校正算法进行分析,并给出了VC6.0++中对MODIS数据的仿真结果.实验表明,恒定统计量算法中参数的选择很难确定,神经网络算法并不适于线列探测器的非均匀校正,重点分析了SPRITE热像仪所采用的归一法,并对其加以改进,使硬件实现更简单、快速.最后,给出了一种采用DSP和CPLD的硬件实现方案,可以完成线列探测器的实时非均匀校正.     

基于线列红外探测器的图像增强算法研究

针对线列红外探测器扫描成像特点,提出了一种基于平台直方图统计的红外图像增强算法。仿真结果表明,该算法能够校正扫描型热像仪由盲、闪元引起的黑白道,提高图像的对比度,修正全局灰度等级,锐化图像中的边缘细节,对扫描成像系统的红外图像具有较好的增强效果。     

面列阵焦平面探测器的多点定标非均匀性校正算法及其实现

面列阵焦平面探测器的非均匀性校正技术是国内外正在探索中的一项关键技术。文章首先介绍了探测器非均匀性产生的原因及现在被普遍采用的非均匀性校正方法;重点讨论了两点、多点温度标法的算法推导及其软硬件实现方法。     

扫描非均匀性对点目标探测影响

为了深入研究物方扫描机构与点目标探测性能的关系,定义了度量扫描机构运动特性的扫描非均匀性指标。根据扫描成像的物理过程,建立了线阵探测器扫描成像模型,并以目标信噪比为核心分析了TDI探测器下扫描非均匀性的影响。首先,根据物方扫描工作特点设置了与扫描机构工作方式相配合的探测器积分时序,并建立了扫描非均匀性度量参量;其次,在经典成像模型的基础上建立了符合积分时序和TDI工作原理的点目标成像模型,并结合探测器噪声模型和TDI工作原理推导了目标信噪比计算公式,通过该公式分析了不同光学系统、TDI级数及目标尺度条件下目标信噪比与扫描非均匀性的关系;最后,从保证能够目标检测性能的角度给出了在相对信噪比限制条件下扫描非均匀性上限。所建立的成像模型准确反映了扫描探测系统各部分特性,分析结果对探测系统的总体设计和指标分配具有指导意义。     

红外焦平面探测器的非均匀性校正与算法实现

与红外单元器件系统相比,焦平面面阵探测器的一个最大的缺点是其固有的非均匀性,它极大地限制了凝视红外系统的探测性能。实用化、实时的非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术。文章首先介绍了探测器的非均匀性的成因,然后对被普遍采用的多种非均匀性校正方法进行了讨论,最后分别利用DSP和FPGA实现焦现面探测器的两点校正算法。     

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。     

基于双边滤波约束的线列红外探测器恒定统计校正方法

线列红外探测器的非均匀性会导致获取的红外图像含带固定噪声,这将严重影响图像的观测识别.提出一种基于双边滤波约束的局部恒定统计校正方法.该方法在恒定统计的非均匀校正方法的基础上,根据场景特性,对响应信号采用双边滤波方法进行滤波分析,并在统计结果中加以约束限制,可有效地解决原图像的非均匀性,并且避免了恒定统计算法中的“鬼影”与拖尾等问题.实验结果表明提出的算法校正效果明显,收敛速度快,易于工程化实现,可以大幅度提高线列红外成像系统的观测质量.     

基于N-P准则的红外线列非均匀性对目标检测的影响分析

非均匀性是制约红外系统成像质量的关键因素之一.提出了非均匀性对目标检测影响程度的分析方法,给出了不同性能的目标检测系统对于非均匀性的指标要求.该方法首先采用点光源成像实验仿真了非均匀性和信杂比的关系,然后根据N-P准则(Neyman-Person Criterion)从理论上推导了信杂比与检测概率和虚警概率的关系.实验结果表明,非均匀性每增大1％,检测概率降低15％左右,当非均匀性达到10％时基本失去目标检测功能.当虚警概率降低到5％左右后将不再受非均匀性的影响.     

室温锑化铟在探测器阵列靶中应用问题研究

锑化铟探测器阵列靶是红外激光光斑测量的重要仪器。仪器中的光导型锑化铟探测器对温度比较敏感,这容易使后级信号处理电路的静态工作点出现温度漂移现象,影响阵列靶探测精度。针对这一情况,设计了一个可以根据环境温度实时调整静态工作点的系统,有效地解决由于探测器静态阻值随温度变化而引起的静态工作点的漂移问题,为室温锑化铟红外探测器在各种环境下的应用提供了一套有效的解决方案。     

红外焦平面阵列探测器盲元检测算法研究

受材料、制造工艺等因素的影响,红外焦平面阵列探测器均存在一定数量的盲元.在分析探测单元响应特性的基础上,提出一新的盲元检测算法.通过调节探测单元响应的显示动态范围,利用设定阈值完成盲元检测.实验表明,算法不受盲元簇大小的影响,查找速度快、定位准确率高,有效提高了图像质量.     

海天线附近红外弱点目标检测算法研究

为解决海天线附近红外弱点目标的检测问题,提出了一种新的弱点目标检测方法。该方法通过多向梯度检测来实现对弱点目标的检测,具有运算结构简单,计算量小的特点。仿真实验结果表明,该方法可有效剔除海天线、云层以及海浪等自然背景的边缘,大大提高了复杂背景下弱点目标的检测性能,并可满足舰载红外警戒系统中弱点目标检测的实时处理要求。     

线列红外探测器盲元检测技术研究

由材料、工艺等因素引起的盲元是衡量红外探测器光电性能的重要指标之一。以某线列扫描型碲镉汞红外探测器为研究对象,采用多种盲元检测方法分析了该探测器的盲元类型,并将分析结果作为精准确定盲元数量及位置的依据。通过对发现的盲元进行替换,得到了质量较好的图像。     

天基微弱运动点目标检测研究综述

近几十年来,针对复杂背景下红外图像序列的天基微弱 运动点目标探测问题备受关注。该问题对于空间监视系 统、预警系统以及导弹跟踪系统等而言十分重要。受各方面的影 响,天基微弱点目标检测、跟踪和识别研究仍然面临着很多挑 战。仪器抖动和平台运动均会造成目标定位偏差。受制于观测距 离和天基成像环境,目标往往会淹没在背景杂波或噪声之中。因此,如 何在低信杂噪比的情况下快速、准确地探测和识别运动点目 标,并满足检测率和虚警率指标,是相关领域亟待解决的问题。 对近年来国内外相关领域的研究进行了分类和总结,以期在此基 础上寻求新的探索和发现。     

基于红外双波段图像融合的点目标识别

为解决红外警戒系统中点目标的识别问题,提出了一种新的点目标识别方法。该方法 首先分别对单波段红外图像进行背景预测与抑制,然后对取自适应阈值后的双波段图像根据目标的运动特征进行融合,最后通过图像序列分析给出最终的目标识别结果。仿真实验表明,该方法对背景有很好的抑制效果,可大大减少目标识别中候选目标点的数目,因而有利于点目标的识别。     

红外成像系统点目标探测视距研究

介绍了红外成像系统对点目标的探测跟踪作用距离估算方法,用热成像分析系统研究点目标在像素上的扩散规律,提出用热成系统探测点目标时,扩散因素对作用距离的影响。