基于实测数据的红外成像系统噪声测量仿真

介绍了红外成像系统的噪声模型、测量方法和基于实测数据的噪声仿真法.通过分析二代红外成像和一代红外系统的不同特性,导出了更适合二代红外成像系统的三维噪声模型.就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,给出了影响噪声分量的原因.结合噪声模型给出了红外成像系统噪声测量方法;最后进行了试验,给出了实验结果,并对模型结合实测数据用于红外图像噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

凝视型热成像系统噪声模型研究

本文介绍了凝视型热成像系统的噪声模型.首先分析了一、二代热成像系统噪声的不同之处;然后就二代热成像系统分析了三维噪声模型,将系统噪声按时间、空间三维空间划分为7个噪声分量,就三维噪声模型的各个分量表现方式进行详细地分析,并给出实验结果;最后就三维噪声各分量对最小可分辨温差(MRTD)的影响进行了探讨.     

红外成像系统噪声等效温差数字图像测试方法

噪声等效温差是评价红外成像系统性能的关键参数之一。数字图像在红外成像系统的显示与记录中得到越来越广泛的应用,但原有的噪声等效温差均是基于模拟图像进行测试。提出基于数字图像的红外成像系统噪声等效温差测试方法,用最小二乘法拟合信号传递函数,用三维噪声模型分析并计算系统噪声,给出了噪声等效温差的计算方法。搭建测试环境,分别对线列扫描红外成像系统和焦平面阵列红外成像系统进行测试,并对测试数据与标称值进行对比、分析。     

凝视热成像系统的噪声分析

文章主要对凝视红外焦平面热成像系统的噪声进行研究。在与第一代热成像系统工作特点相比较的基础上,详细分析了第二代凝视成像系统的主要噪声。然后,介绍了一种先进的噪声分析模型———三维噪声模型,使得分析更为简化,并结合这一模型对凝视成像系统的主要噪声进行分析,为提高系统性能提供理论依据。     

红外图像噪声建模及仿真研究

噪声是造成图像退化和视频质量下降的另一个重要原因,仿真红外成像的噪声及其影响是建立图像退化模型的核心。红外成像噪声分析中的各种信号噪声,最终反映在热像仪输出的红外图像上体现为多种多样的成像噪声。通过把热像仪成像过程可能出现的各种主要噪声信号映射到红外图像中的随机噪声和固定图案噪声,建立了红外图像的噪声模型,并从实际热成像系统输出视频图像中提取噪声特性参数作为热像噪声仿真系统的输入,对红外成像系统的各种静态图像噪声的仿真实验效果接近实际的红外图像噪声情况,为热像仪成像退化建模奠定基础。     

长波红外系统三维噪声模型及其分析

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题,重点阐述三维噪声模型的理论分析方法,并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据,通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值,深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响,发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声,空间噪声比时间噪声更为严重,成为限制系统信噪比的重要因素,为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。     

基于三维噪声模型的非制冷红外焦平面读出电路的分析

基于3D噪声模型对非制冷红外读出电路噪声产生的原因进行分析,重点阐述了三维噪声的理论框架与分析方法,分析各噪声因子的含义以及产生原因,并给出计算方法,对读出电路各种噪声分量的产生进行了深入的分析。并基于此模型对阵列大小为320×240非制冷红外焦平面阵列进行分析,计算出各噪声因子的大小,得出了噪声产生的主要原因,为焦平面阵列性能的提高与评估提供了理论依据。     

热成像系统噪声等效温差测试算法及工程应用

针对热成像系统噪声等效温差的检测需求,基于三维噪声模型阐述了热成像系统噪声的4个时间分量、3个空间分量,分析了噪声常规计算方法.在此基础上,提出了一种基于标准差的简便算法,提高检测效率.进行了测试系统工程化设计,阐述了NETD指标的计算方法和测试流程.开展了实验研究,对两种三维噪声测试算法进行了验证与分析,与进口设备进行了对比测试.结果表明,本测试系统NETD指标检测重复性好、准确度高,应用于多型热成像设备性能检测,满足工程化保障需求.     

三角形方向鉴别阈值性能理论模型研究

阐述了红外成像传感器性能表征的TODT度量方法;依据频谱理论,首先确定了三角形标准靶的空间频谱描述函数;利用匹配滤波器的概念分别推导了人眼/大脑系统通过红外成像传感器可感知的非周期三角形标准靶信号和噪声;以图像视觉感知信噪比为理论基础,首次建立了红外成像传感器的TODT性能模型,并给出了计算机仿真结果.与实验测量数据比较显示了此模型预测红外成像传感器TODT度量曲线的合理性.     

红外成像系统仿真

基于红外设备外场试验可以获得很多系统参量,提出红外成像系统效应仿真应基于设备外场试验参量进行.分析了红外成像系统的像差效应、离焦效应、空间积分效应和噪声分布,分别就红外成像系统的光学系统效应和探测器效应进行了仿真.结合红外系统试验参量给出了红外成像系统效应仿真结果.     

焦平面阵列红外成像设备噪声特性分析及仿真

红外成像设备噪声分析及仿真是红外图像仿真工作的重要组成部分。分析了焦平面红外成像设备的噪声组成及特性。焦平面红外成像设备的噪声可以分解为非均匀性噪声、非均匀性漂移噪声和随机噪声。分别针对凝视红外成像设备和扫描红外成像设备分析了噪声成分的计算过程及数字特征。根据实测图像数据可提取非均匀性噪声矩阵(或向量)、非均匀性漂移噪声特征参数矩阵、随机噪声特征参数矩阵(或向量)。非均匀性漂移噪声短时间内服从线性变化关系。随机噪声服从正态分布。最后给出了基于实测噪声特征数据的焦平面阵列成像设备的噪声仿真过程。     

红外探测器信息获取系统噪声特性

理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析.三种分析方法的结果基本相同,均为0.11 m V左右.从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2 m V的红外探测器航天应用需求.在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布.     

红外探测器信息获取系统噪声特性

从理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析。三种分析方法的结果基本相同,均为0.11mv左右。从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2mv的红外探测器航天应用需求。在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布。     

二代热成像系统的三维噪声模型

在研究国内外文献和详细的理论分析基础上,推导了二代热成像系统的三维噪声模型,将系统噪声按时间、空间水平和垂直三维空间划分为７个噪声项,论文分析了各噪声因子的含义,给出了计算方法。模型的计算结果与实验测试及ＦＬＩＲ９２计算结果具有较好的一致性,初步验证了建立的三维噪声模型,在建立完整的二代热成像系统性能评估模型方面取得了进展。     

红外偏振探测系统的作用距离分析

为了分析偏振探测是否有利于提升红外系统目标探测距离的问题,本文以偏振度和噪声的分析为基础,推导了红外偏振探测系统的噪声等效偏振度,进而研究了系统偏振度信噪比与强度信噪比的关系,并结合传统红外强度探测的作用距离模型建立了基于偏振度信噪比的红外偏振探测作用距离模型。根据分析过程,对偏振探测和强度探测的作用距离进行了比较分析,得出了偏振探测优于强度探测的基本条件。     

红外成像传感器1／f噪声的预测与补偿

分析了红外成像传感器1／f噪声的产生机理，提出了用混沌学的观点对红外成像传感器1／f噪声进行预测与补偿，降低噪声强度的新方法。利用该方法对实验数据进行处理，取得了较好的效果。     

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。