红外焦平面阵列非均匀性嵌入式实时校正技术

红外焦平面阵列（IRFPA）成像是当今红外成像技术发展的主流方向,然而IRFPA特有的非均匀性严重地限制了系统的成像质量。针对红外焦平面阵列在进行非均匀性校正中所涉及的运算量和数据量庞大、实时处理难于实现的特点,本文提出采用高速TMS320C6000系列DSP为核心的嵌入式硬件系统,结合分段线性和分段二次多项式算法,阐述了硬件设计和实现步骤,并给出实验结果,结果表明本系统完全满足实时高精度校正的要求。     

红外焦平面阵列非均匀性嵌入式实时校正技术

红外焦平面阵列(IRFPA)成像是当今红外成像技术发展的主流方向,然而IRFPA特有的非均匀性严重地限制了系统的成像质量.针对红外焦平面阵列在进行非均匀性校正中所涉及的运算量和数据量庞大、实时处理难于实现的特点,本文提出采用高速TMS320C6000系列DSP为核心的嵌入式硬件系统,结合分段线性和分段二次多项式算法,阐述了硬件设计和实现步骤,并给出实验结果,结果表明本系统完全满足实时高精度校正的要求.     

红外焦平面阵列非均匀性非线性校正新方法

针对红外焦平面阵列非均匀性线性校正方法存在较大误差,而考虑非线性响应的校正算法又过于复杂,难于在实际工程中获得运用等难题,本丈提出一种易于硬件实时处理、校正精度较高的红外焦平面阵列非均匀性非线性校正新方法.在介绍非线性校正新方法原理的基础上,推导出其数学模型,并给出实验结果.实验结果表明该校正方法的校正精度达到1.2%,校正过程中需要存储的参数仅为4个/1象素,易于硬件实现实时校正.     

非均匀校正技术算法分析与实时系统设计

为获得良好的红外焦平面阵列非均匀校正效果,讨论了非均匀性的来源、噪声类型和目前基于定标,基于场景的常用非均匀校正方法.对修正的时域高通滤波、改进的神经元网络等利用场景信息来估计探测器参数的校正算法进行了仿真效果和实时性能的分析与评价.同时设计了一种以TMS320DM642为处理核心的小型低功耗DSP硬件系统平台,描述了系统流程和实时实现策略,为红外焦平面系统提供了一条有效的实现路径.     

改进的基于卡尔曼滤波的非均匀性校正算法

本文研究的对象是针对红外焦平面阵列探测单元响应的非线性对非均匀性校正精度的影响,提出了改进的基于卡尔曼滤波的非均匀性校正算法.该算法的研究方法是采用探测器响应的分段线性模型,对基于卡尔曼滤波器非均匀性校正算法进行扩展和改进,其结果能有效地克服红外焦平面阵列探测单元响应特性的非线性对校正精度的影响.实验结论表明,改进后的算法在一定程度上解决了探测器偏置和增益随时间漂移以及响应非线性影响非均匀性校正性能的问题,获得了较好的非均匀性校正效果.     

自适应时间常数的时域高通滤波校正算法

针对时域高通滤波非均匀性校正算法中存在只对偏移响应系数进行校正、难以选取合适的时间常数以及滤波后图像细节不清晰等问题,本文通过分析时间常数对算法校正效果的影响,提出了一种改进的时域高通滤波非均匀性校正算法。首先采用离线采集的非均匀性噪声底图对红外焦平面阵列的原始输出图像进行预处理,去除部分固定模式噪声,保证了增益的均匀性;然后通过运动检测环节判断场景运动是否充分,根据运动程度自适应选取时间常数构造低通滤波器;最后运用高频提升滤波达到提升红外图像整体的亮度和增强目标细节的效果。对真实的红外视频图像实验表明,通过自适应选取时间常数有效地抑制了目标退化和伪像现象,且算法的收敛速度快,校正后图像细节清晰,有利于工程实时应用。     

基于维纳滤波的红外焦平面非均匀性校正算法

针对焦平面阵列上各探测单元光电响应的非均匀性,本文使用了维纳滤波技术来实现红外焦平面阵列非均匀校正.该方法首先根据实际情况确定一个输出延迟,然后采用维纳滤波并借助前后帧信息对当前帧进行多次估计,最后取其均值作为此帧的最终校正结果.文中使用了真实红外图像对算法性能进行验证,由于能够充分利用过去和将来的场景信息,因而本算法可以有效地去除原图像上的固定图案噪声.     

一种新的红外焦平面器件非均匀性自适应校正算法

红外焦平面阵列（IRFPA）器件普遍存在着响应度的非均匀性问题,而且这种非均匀性随时间和环境改变会发生缓慢变化,目前常用的一次性校正算法不能适应这种变化,同时由于图像场景的多样性,现有的统计校正算法也存在着一定的适应性问题。本文结合图像运动分析中的光流技术,提出了一种新的基于场景的连续校正算法,该算法具有较好的自适应性能。     

制冷红外焦平面阵列响应特性的研究

文章分析了制冷红外焦平面阵列（IRFPA）的响应模型及响应特性,利用恒温黑体采集某320＊256长波红外焦平面阵列在不同辐射下的响应数据得到其非线性响应曲线,然后讨论分析响应曲线,在实际应用中划分不同的线性响应段,通过调整合适的积分时间结合两点温度定标法对图像的非均匀性进行线性校正,效果良好。     

一种改进的红外焦平面非均匀性校正算法

针对红外焦平面探测器现有非均匀性校正算法在实际应用中存在的问题,结合实际系统的开发,提出了一种改进算法——一点加两点校正算法。先求两点校正算法的校正增益和校正偏置,再求一点校正算法的校正偏置,求取一点校正算法的偏置参数时的图像数据来自前面求得的两点校正之后的数据,即最后的校正结果是两点校正后的再校正。理论分析和应用表明该算法与目前流行的算法相比具有实时性好、误差小、处理效果好等特点。     

红外焦平面失效元处理方法及软硬件实现

失效元对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大。本文在给出失效元定义的基础上,对失效元的产生机理进行了分析,并给出了具体的失效元检测方法。基于DSP实现了红外图像的硬件处理系统并编写了失效元处理的软件程序,实现了失效元的自动检测和校正。实验结果表明,所设计的软硬件符合实时性、可靠性的要求,取得了较好的处理效果。     

阵列测量中的卡尔曼滤波器算法

针对经典波束形成算法不具备实时性、占用存储空间大、计算速度慢等缺点,提出了基于卡尔曼滤波器的算法。这种算法将信号处理领域中现有的卡尔曼滤波器理论与阵列信号处理过程相结合,在频域内对声学阵列所采集到的数据进行迭代处理,不仅能够及时发现风洞测量中存在的各种问题,而且可以实时消除由测量环境所引起的各种误差。仿真结果表明,这种算法比经典波束形成算法收敛速度更快,不仅成像效果很好,而且能够对低速运动声源进行定位。此算法具备实时性,为风洞声源的实时定位提供了重要的算法选择。     

红外成像型反舰导弹对抗红外干扰的仿真研究

红外成像型反舰导弹的目标是舰船,背景是海水和天空。当受到红外干扰措施的对抗时,在其导引头视场中,还将包含红外诱饵弹或红外烟幕弹等爆炸燃烧后的红外图像。对该型导弹的红外探测器成像面进行仿真,选用三维动画是一个适宜的方法。通过OpenGL编程,实现红外干扰的三维图像仿真,可以达到动态、实时和交互的效果。     

Colour filter array demosaicking: a brief survey

ABSTRACT

Image acquisition is through a single or a multi-sensor camera. A multi-sensor camera consists of three sensors, it captures the three colour intensity values in a pixel array. A single sensor camera acquires images using a Colour Filter Array to obtain only one intensity value in each pixel location and is reconstructed into a full-colour image by the process called demosaicking. This review paper describes the processing steps, datasets, problems and solutions in the conventional demosaicking algorithms, artefacts of demosaicking and the testing strategies used for analysis in the conventional algorithms in brief and their contribution to the field of imaging.     

基于NIOSII的红外图像实时非均匀性校正

实时红外图像非均匀性校正是红外热成像系统的基础.采用Altera公司的NIOSII嵌入式软核CPU技术,提出了一种基于非线性拟合的实时校正方法以及利用FPGA为核心的硬件实现途径.针对校正中耗时的算法用FPGA中模块完成,采用NIOSII处理器的自定制指令,使FPGA的并行性和DSP的灵活性完美结合在一起,极大的提高了系统的性能.该方法动态范围大,系统仅采用一片FPGA芯片,使得系统小型化成为可能.介绍了硬件电路的原理图以及工作过程并给出实验结果.实验证明了这种方法的优越性,并取得了满意的实验结果.     

Solution for the nonuniformity correction of infrared focal plane arrays

Based on the S-curve model of the detector response of infrared focal plan arrays (IRFPAs), an improved two-point correction algorithm is presented. The algorithm first transforms the nonlinear image data into linear data and then uses the normal two-point algorithm to correct the linear data. The algorithm can effectively overcome the influence of nonlinearity of the detector's response, and it enlarges the correction precision and the dynamic range of the response. A real-time imaging-signal-processing system for IRFPAs that is based on a digital signal processor and field-programmable gate arrays is also presented. The nonuniformity correction capability of the presented solution is validated by experimental imaging procedures of a 128 x 128 pixel IRFPA camera prototype.     

IRFPA的响应特性及新的非均匀校正算法

分析了红外焦平面阵列探测元的响应模型以及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,因此提出基于积分时间调整的校正算法,利用不同积分时间下的响应数据计算校正时所需的增益系数与偏置系数.实验结果表明,选择合适的积分时间个数后,新方法校正效果优良,可完全用于工程应用,并可克服黑体定标校正算法的不足.     

微透镜列阵与红外探测器列阵集成芯片的研究

在分析微透镜列阵光聚能原理的基础上,针对背照式256290铂硅红外焦平面探测器列阵 的结构参数,设计了衍射微透镜列阵,使入射光通过硅基底聚焦至探测器的各个光敏面上, 提高光能利用率从而增强探测能力。实验获得了微透镜列阵与红外焦平面集成芯片,并在热成像中取得了良好的结果。     

用脉动阵列实现实时波前复原处理

在自适应光学系统中,波前复原是波前处理中运算量较大的部分,其运算速度直接影响波前处理机的实时性和系统的控制带宽。根据波前复原算法的特点,提出了用脉动阵列实现基于FPGA的实时波前复原处理方法,采用流水和并行处理技术,提高系统的吞吐率;极大地提高了运算速度。该方法实时性强,模块化程度高。