基于两点的红外图像非均匀性校正算法应用

红外焦平面探测器像元响应存在非均匀性,工程应用中需采用相应的非均匀性校正技术。虽然基于场景的非均匀性校正算法很多,但两点校正算法仍是最为成熟和最容易实现的算法之一。介绍了两点非均匀性校正算法,并对1×128线列红外探测成像系统基于FPGA和DSP平台,进行了工程实现及应用,效果良好。     

红外焦平面阵列两点线性校正法的研究

所有的红外焦平面阵列必须进行非均匀性校正。两点线性校正法是最先开发研究的方法之一，也是使用最广泛的校正方法。然而由于响应率的非线性和噪声等原因两点线性校正后仍然存在误差。本文分析并计算了两点线性校正误差，并指出了减少非均匀校正误差的方法。     

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.     

利用CPLD实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正

红外焦平面阵列响应的非均匀性严重限制了红外系统的成像质量,必须在使用时对其进行非均匀性校正.以两点校正方法为例,利用CPLD的高速性和灵活的可编程性,对红外焦平面阵列进行实时非均匀性校正.实验结果表明利用CPLD实现的红外焦平面阵列的非均匀性校正方法简单、效果理想.     

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.     

基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

FPGA实现红外焦平面的非均匀性校正

红外焦平面阵列(IRFPA)普遍存在着响应度的非均匀性问题，极大的限制了凝视红外系统的探测性能，本文先分析了红外焦平面阵列非均匀性的成因，然后讨论了非均匀性校正的方法，最后针对热释电红外焦平面非均匀性产生的特点，提出了用FPGA实现其非均匀性校正的方案。     

基于环境温度的红外焦平面阵列非均匀性校正

分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响,提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集,根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后,利用该模型进行非均匀性校正.实验表明,算法能在较宽的环境温度范围,准确预测焦平面探测单元的响应,有效提高了非均匀性校正的精度.     

红外焦平面器件二点多段非均匀性校正算法研究

分析了红外焦平面探测器的非均匀性机理和各种非均匀性校正算法，提出两点多段非均匀性校正算法，该算法避免了二点校正算法的低精度和多点校正算法的大运算量．在红外多谱段相机上的应用结果表明二点多段非均匀性校正算法具有运算量小、精度高、实用性强的优点。     

一种基于探测元响应非线性的两点校正算法

针对焦平面器件现有非均匀性校正算法在实际应用中存在的问题,结合探测器的非线性模型对两点校正算法进行改进,提出了基于探测元响应非线性的两点校正算法,该算法是在最小二乘意义上的曲线拟合.通过将该算法与传统的两点校正法和四点校正法在残留非均匀性和校正速度两个方面的比较,说明该方法具有校正精度高、动态范围大、易于工程实时实现等优点.     

弱目标检测系统中红外焦平面阵列非均匀性校正算法的研究

提出了一种在弱目标检测系统中,线列或面阵红外焦平面的非均匀校正算法-基于可变积分时间和均衡噪声的两点现场校正算法.该算法充分结合了基于标定的校正算法和基于景象的校正算法的优点,考虑了焦平面阵列在不同积分时间下暗电流的变化、有效地均衡了各探测单元的噪声影响,使目标的信噪比达到了最佳效果.实验结果表明该方法在校正性能和对弱目标的提取能力上要明显优于两点校正算法.     

Combined Approach for Nonuniformity Correction in Infrared Focal Plane Array

A new algorithm of nonuniformity correction for infrared focal plane array(IRFPA) is reported,which is a combined algorithm based on both the two-point correction and artificial neural networks correction.The combined algorithm is calibrated by two-point correction,and the calibrated correction coefficients are automatically modified by BP algorithm.So it is not only calibrated,but also real-time processed.In adaptive nonuniformity correction algorithm,the phenomena ghost artifact and target fade-out are avoided by edge extraction.In order to get intensified image,the modified median filters are adopted.The simulated data indicates the proposed scheme is an effective algorithm.     

提高红外焦平面阵列实时非均匀性校正速度的研究

为了提高红外焦平面阵列两点实时非均匀性校正速度,提出两点压缩校正的新方法.详细阐述了两点压缩校正的原理及其实现方法,并与两点校正方法进行了比较,通过比较说明两点压缩校正具有计算量小、校正速度快,适合实时校正的特点.     

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。     

一种基于场景的非均匀校正算法

提出了一种基于场景的非均匀校正算法,它不仅可以消除红外焦平面阵列响应特性的 非均匀性,还可以补偿其漂移。建立了一个包含漂移因素的红外焦平面探测器响应模型,该模型构成了算法的基础。非均匀校正算法分两步执行:首先执行初步非均匀校正消除大部分的非均匀性,然后利用运动场景形成的红外图像序列来补偿响应特性的漂移噪声。场景运动估计是本算法的关键,块匹配方法被介绍来实现准确地运动估计。真实的红外图像数据说明了该算法的有效性。     

红外探测器非均匀性校正系统研制

分析了红外焦平面阵列（IRFPA）基于定标的非均匀性校正算法和基于场景的非均匀性校正算法的优势和不足。针对红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型这一特点,提出了一种基于S曲线拟合的校正算法。利用FLIR公司的长波非制冷红外探测器进行信号采集,建立了焦平面探测元的响应模型。描述了基于FLIR长波非制冷红外探测器在FPGA平台的处理流程,并实现了S曲线校正算法,提高了红外图像的质量。实验表明,经过S曲线拟合校正处理,减弱了红外图像的条纹噪声,使IRFPA组件的非均匀性从6.45%降低至2.06%。     

IRFPA非均匀性校正数学机理与仿真技术研究

针对红外成像系统的实际工程应用,阐述了红外焦平面阵列(Infrared Focal PlaneArray,IRFPA)非均匀性校正辐射定标的基本原理,推导出了红外焦平面阵列非均匀性校正属于函数插值或拟合的数学机理,给出了适于工程应用的相关非均匀性校正算法。同时,为了克服实际工作中研究设备不足等条件的限制,详细研究了红外焦平面阵列非均匀性校正的仿真技术,给出了有效的仿真算法。该仿真技术能够有效地满足实际工程中对非均匀性校正算法的验证与评估要求。