红外图像非均匀性校正技术研究

红外图像的非均匀性是制约红外成像系统成像质量的限制性因素。本文对国内外广泛应用的两点校正法进行了原理探讨,并阐述了恒定统计平均法,时域高通滤波器法和神经网络校正法等几种正在实验室大力研究的非均匀性校正技术。     

红外焦平面非均匀性校正算法研究与实现

红外焦平面阵列的非均匀性噪声是制约红外成像质量的主要因素。非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术，虽然现在已经提出多种基于场景的非均匀性校正方法，但是两点校正法因其实时性好，具有实用价值。文中讨论了两点校正法，并分别提出了利用查找表法和用CPLD实现焦平面探测器非均匀性校正的方案。     

红外焦平面阵列非均匀性校正技术的最新进展

面列阵红外焦平面探测器的非均匀性校正技术是正在探索的一项关键技术。介绍了近期国内外发展的红外焦平面阵列非均匀性校正技术：基于场景的代数算法、基于干扰抵消原理的自适应校正法和基于低次插值的多点校正法。     

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。     

红外焦平面阵列非线性响应仿真

通过对红外焦平面阵列非均匀性产生原因的分析和总结,考虑了红外焦平面阵列各探测元问的空间相关性,在空间无关的红外焦平面阵列非线性响应模型的基础上,建立了基于空间相关性的红外焦平面阵列响应模型.用以线性响应模型为基础的非均匀性两点校正法对仿真结果进行了初步验证,仿真结果表明:校正以后非均匀性明显下降,但仍剩余的非均匀性与红外焦平面阵列的理想化响应模型以及基于各探测元问是互相独立不相关假设下的非线性响应模型相比,基于空间相关性的红外焦平面阵列非线性响应模型更为科学、客观,也更接近真实的红外焦平面探测器成像.     

红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型

 非均匀性校正是红外焦平面阵列成像质量提高的关键,在现有一元线性理论模型局限下,红外焦平面阵列成像非均匀性校正难以获得校正精度的提高.本文通过红外焦平面阵列探测器成像机理及其成像过程理论分析,推导了影响探测器响应及其非均匀性的主要因素,首次建立了红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型,通过实验测试及其统计分析验证了理论模型.该模型能在较宽红外辐射和环境温度范围内准确预测红外焦平面阵列响应曲线及其非均匀性,比原一元线性理论模型更全面准确地描述了红外成像非均匀性影响因素及探测器响应关系.     

一种基于鱼眼镜头的非均匀性校正方法

为了提高凝视型红外鱼眼侦测系统的成像质量,针对实际应用中的问题,分析了鱼眼镜头对系统非均匀性的影响.对传统的两点校正算法进行了改进,提出了基于鱼眼镜头的两点校正算法,并对校正算法的成像质量进行了讨论.通过计算,校正前的非均匀性大小为0.72,校正后的非均匀性大小为0.027,系统的成像均匀性提到了提高.在非均匀性校正方面与传统的两点校正法进行了比较.结果表明,该方法具有校正精度高、成像效果好等优点.     

基于标定的IRFPA非均匀性校正方法综述

红外焦平面阵列(IRFPA)是红外系统的关键部件,其非均匀性是制约红外系统成像质量的限制性因素.对基于标定的IRFPA非均匀性校正算法进行了原理探讨,阐述了两点校正法、基于埃尔米特插值算法、基于多项式拟合以及最佳平方逼近等几种目前正在研究的标定类非均匀性校正技术.     

一种改进的红外焦平面非均匀多点校正方法

红外焦平面阵列普遍存在非均匀性问题,国内外已经提出众多解决该问题的方法,其中最有价值的是两点非均匀校正法。在分析两点校正法的基础上,结合红外焦平面阵列非均匀模型,提出一种改进的多点非均匀性校正算法并给出其实现方法。该方法动态范围大,能有效克服由红外焦平面探测单元的非线性响应特性带来的均匀性影响,并且具有校正精度高、处理速度快和易于实时处理等优点。工程中已经证明该方法的有效性。最后给出了工程结果。     

红外图像非均匀性产生原因分析

在论述实际红外焦平面热像仪成像基础上，对焦平面热像仪红外图像的非均匀性产生机理进行了理论探索，并在理论分析指导下从测量和校正角度对各种非均匀性产生因素进行了归类，以期获得红外图像非均匀性校正的方法与减小图像非均匀性产生的技术措施。     

电子束聚焦和偏转系统中动态修正的计算

在电子束聚焦和偏转系统中动态修正方法(即用场曲校正透镜和消象散器来消除偏转场曲和象散)可以相当显著地减小系统的总象差和提高系统的电子光学性能。本文讨论了动态修正的计算问题:包括场曲校正透镜和消象散器的工作原理;校正透镜和消象散器电磁场分布的计算;完全消除场曲和象散在校正透镜和消象散器上所加信号强度的计算;以及校正透镜和消象散器对畸变的影响。通过文章给出动态修正计算的实例可见动态修正对提高系统的电子光学性能起着很大的作用。     

红外焦平面探测器的非均匀性与校准方法研究

红外焦平面成像系统是红外成像技术发展的趋势,文中研究了红外焦平面探测器本身参数的非均匀性和对焦平面红外成像系统中探测器非均匀性的校准机理,并介绍焦平面成像信息处理系统实现的基本技术路线。     

基于人工神经网络权值优化的投影光刻机像质校正灵敏矩阵的计算方法

像质校正灵敏矩阵是像质校正算法中由像质参数计算像质校正参数的过渡矩阵。矩阵中的元素表征了像质参数随像质校正参数变化的灵敏程度。像质校正灵敏矩阵是投影光刻机像质校正算法中重要的参数集合。提出了一种投影光刻机像质校正灵敏矩阵的原位测量方法,该方法利用人工神经网络(ANN)对像质参数和像质校正参数之间的依赖关系进行建模,通过网络自学习能力优化网络的连接权值使其逐渐逼近像质校正灵敏矩阵的数值,从而实现像质校正灵敏矩阵的测量。实验结果表明该方法可以高精度、有效地获得投影光刻机像质校正灵敏矩阵。     

Interplay between intensity standardization and inhomogeneity correction in MR image processing

Image intensity standardization is a postprocessing method designed for correcting acquisition-to-acquisition signal intensity variations (nonstandardness) inherent in magnetic resonance (MR) images. Inhomogeneity correction is a process used to suppress the low frequency background nonuniformities (inhomogeneities) of the image domain that exist in MR images. Both these procedures have important implications in MR image analysis. The effects of these postprocessing operations on improvement of image quality in isolation has been well documented. However, the combined effects of these two processes on MR images and how the processes influence each other have not been studied thus far. In this paper, we evaluate the effect of inhomogeneity correction followed by standardization and vice-versa on MR images in order to determine the best sequence to follow for enhancing image quality. We conducted experiments on several clinical and phantom data sets (nearly 4000 three-dimensional MR images were analyzed) corresponding to four different MRI protocols. Different levels of artificial nonstandardness, and different models and levels of artificial background inhomogeneity were used in these experiments. Our results indicate that improved standardization can be achieved by preceding it with inhomogeneity correction. There is no statistically significant difference in image quality obtained between the results of standardization followed by correction and that of correction followed by standardization from the perspective of inhomogeneity correction. The correction operation is found to bias the effect of standardization. We demonstrate this bias both qualitatively and quantitatively by using two different methods of inhomogeneity correction. We also show that this bias in standardization is independent of the specific inhomogeneity correction method used. The effect of this bias due to correction was also seen in magnetization transfer ratio (MTR) images, which are naturally endowed with the standardness property. Standardization, on the other hand, does not seem to influence the correction operation. It is also found that longer sequences of repeated correction and standardization operations do not considerably improve image quality. These results were found to hold for the clinical and the phantom data sets, for different MRI protocols, for different levels of artificial nonstandardness, for different models and levels of artificial inhomogeneity, for different correction methods, and for images that were endowed with inherent standardness as well as for those that were standardized by using the intensity standardization method. Overall, we conclude that inhomogeneity correction followed by intensity standardization is the best sequence to follow from the perspective of both image quality and computational efficiency.     

一种基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性校正研究

红外焦平面阵列的非均匀性影响了红外焦平面阵列成像系统的性能.基于探测元响应为线性的两点校正法的准确度较低.本文采用多点校正法,通过分段线性插值法来实现线性校正,从而降低非线性带来的误差,提高校正精度.利用DSP硬件所具有的强大运算能力,设计出了一套基于DSP的嵌入式红外焦平面阵列非均匀校正系统.通过实验证明该系统具有运算速度快、校正效果好的特点.     

An Enhanced Scene-Based NUC Method for PMMW Focal Plane Array Imaging

In this paper, an enhanced scene-based NUC (Non-Uniformity Correction) method that consists of rough correction and accurate correction is proposed for PMMW-FPA (Passive Millimeter-Wave Focal-Plane Array) imaging. In this method, electromagnetic radiation uniformity of a scene is a critical component needed for rough correction, and a neural network method is utilized to make accurate correction. The proposed method prevails over the neural network method in NUC performance and convergence speed as well as detail information keeping. Experimental results completed with simulated data as well as measured data demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于置信度的S模式信号随机多位纠错技术

针对现有纠错技术只能对少量随机错误或突发错误进行纠错的不足,提出了一种基于置信度的随机多位纠错方法。该方法在准确进行置信度判断的基础上,通过缩短循环冗余校验（CRC）处理时间或增加并行运算能力以增加纠错位数。同时给出了可运用于工程实际的保守技术和强力技术的联合纠错处理流程。通过解码纠错实验,统计结果表明该置信度判定法则的准确性为98.24%,通过图形处理器（GPU）强力纠错可实现高达83.37%的解码率,通过现场可编程门阵列（FPGA）强力纠错可实现73.66%的解码率,较现有强力纠错技术的纠错能力有较大提高,可增强对航空器监视的连续性。     

红外焦平面阵列非均匀性校正精度的研究

定标校正法是目前人们实际使用较多的一种红外焦平面阵列非均匀性校正方法。该方法采用的算法简单,易于用硬件实时实现,但也存在校正精度低的缺点,针对这一不足,首先通过实验得到了红外焦平面探测器的实际非线性响应曲线,然后在此基础上进一步分析了定标点的数量及选取对红外焦平面阵列非均匀性校正精度的影响,为提高定标校正法的校正精度提供了依据。     

片上非均匀性自适应校正CS算法的电路实现及仿真

在红外焦平面列阵中,由于敏感元材料缺陷、工艺误差及读出电路加工失配等原因,不可避免地会引入非均匀性.这些非均匀性的特征会随着时间的变化而改变,所以传统的定标校正法在使用过程中维护起来比较困难,而且由于其体系庞大,不利于片上系统的集成.本文就非均匀性自适应校正的CS(应用常值统计约束)算法展开研究,应用Cadence IC设计软件和集成电路实现了该算法并应用spectre软件对其进行了仿真.结果表明,该非均匀性自适应校正CS算法在实时校正方面具有简单、易实现的优势,非常适合于片上集成.