非制冷IRFPA的盲元产生机理及响应特性分析

盲元的数量及分布严重影响了非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)的成像质量,因此需要对盲元的来源和产生机理作一深入研究.文中在盲元定义的基础上,论述了其产生机理,并详细分析了盲元的响应特性,为盲元检测与补偿技术的研究提供了理论基础.     

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.     

一种新的红外焦平面阵列盲元检测算法

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,提出一种双参考辐射源+定义检测算法.实验结果表明,该算法具有盲元误检率低,查找快速等优点.     

红外焦平面阵列盲元检测及补偿算法

为了消除非制冷红外焦平面阵列图像盲元、改善成像质量,利用红外焦平面阵列盲元相应特性和相邻像元的相关性,提出了一种基于阈值+相邻像元检测及加窗中值补偿算法。结果表明,阈值+相邻元检测算法实现盲元误检率低、快速查找等优点;利用加窗中值的盲元补偿算法,可以使盲元图像得到明显改善,保持图像信息的完整性,同时,算法易于硬件实现。     

基于模糊中值的IRFPA自适应盲元检测与补偿

红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元既包括因材料与制造工艺的缺陷而导致的固定盲元,也包括因环境温度的漂移而出现的随机盲元.基于场景的盲元检测与补偿算法是去除这两种盲元,提高IRFPA 成像质量的有效手段.针对目前滤波类场景检测算法无法有效区分弱小点目标和随机盲元的缺陷,重点研究了随机盲元的响应特性和噪声特性,并提出了一种基于模糊中值与时域累积的盲元自适应检测与补偿算法.首先利用模糊中值滤波器从场景中提取出潜在的盲元,并通过多帧累积确定固定盲元和随机盲元的正确分布,最后对盲元进行实时补偿.实验结果证明:该算法可以有效地实现对盲元的校正,同时避免对弱小点目标的误判别.     

基于红外双波段的盲元补偿算法

红外焦平面阵列由于受到制造工艺等的影响,常常会出现盲元,过往通常使用的单波段盲元补偿算法对大盲元簇及位于边缘位置的盲元补偿效果不尽如人意,随着双波段热像的逐渐兴起,本文提出了一种基于双波段信息的盲元补偿算法,该算法结合了两个波段的信息,通过对盲元位置的分类,根据两个波段盲元邻域信息的相似性,使用不同的策略对图像中的盲元进行补偿,能够较为有效地对图像中的大盲元簇及位于边缘的盲元进行补偿。     

基于多方向小波提升IRFPA盲元检测精度方法

红外焦平面成像质量受材料生长及器件制备工艺的影响,易出现盲元、条纹噪声等缺陷。条纹噪声经常会导致盲元的检测偏差,准确的盲元检测对于后续图像处理具有重要意义。利用双密度双树复数小波分解的多方向性小波系数,结合广义高斯分布将高频小波系数按照对条纹噪声影响程度分别赋予不同权值并进行单支重构,消除了条纹噪声对盲元检测的影响,得到初步干净的预处理图像,进而对预处理图像运用3准则进行盲元检测。通过短波HgCdTe红外焦平面成像的实践验证,该方法对具有条纹噪声特征的红外图像盲元检测更加准确。     

一种新的红外焦平面阵列盲元检测算法

在分析盲元特性的基础上,依据形态学开闭运算对尖峰信号的滤波性质,提出了一种新的红外焦平面阵列盲元检测算法。选取合适的结构元素,运用开闭运算的滤波作用对图像进行平滑处理,从平滑图像中减去其均值得到阵列噪声响应图像,选取合适的图像均值的倍数作为检测阈值。对阵列图像进行开闭运算并与平滑图像取差后得到对过亮及过暗像素增强的图像,每个像素与阈值进行比较判别出盲元。     

基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿算法

针对红外焦平面阵列元响应的盲元产生机理,提出了一种基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿方法.该方法首先以多帧补偿找出闪烁盲元,再对累加图像的某一像元为中心进行加窗,计算加窗后的均值与标准差,然后通过比较窗口中心像元灰度与均值的偏差是否大于3倍标准差来判断其是否为盲元.再通过滑动窗口的中值查找法来对盲元进行补偿.仿真结果表明,该方法查找速度快、定位准确、补偿效果好,是一种比较实用的盲元检测与补偿方法.     

热红外高光谱成像仪光谱匹配盲元检测算法

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。     

非制冷红外焦平面探测器固定图形噪声研究

针对国标GB/T17444-2013中对红外焦平面阵列(Infrared Focal Arrays,IRFPA)固定图形噪声定义不能直接反映成像画面质量的问题,指出IRFPA在实际成像时要先经过非均匀性校正,校正残留才是影响成像质量的主要因素。本文先介绍了典型的两点校正方法,基于典型两点校正提出随环境温度实时更新的两点校正公式。通过对校正后的探测器输出通过时域滤波和小波变换分离出了固定图形噪声(FPN),给出了FPN的测试和计算方法。讨论了如何选择定标温度点来计算增益校正系数使得FPN值在指定的温度范围最小。通过对比4个增益校正阵列各个温度点下的FPN曲线,并结合同一参考目标的成像画面,验证了本文提出的FPN值能够准确反应成像画面质量。     

基于延迟自相关双门限的短波天线选择方法

短波固定台站配有多副发信天线,在实际应用时,一般是根据预先方案选择一副天线发射信号,没有充分利用天线的方向性,因而通信效果并不是最佳.针对这一问题,设计了一种能够在收发双方进行天线发送信号质量评估的探测机制,通过基于延迟自相关运算的双门限检测技术,在收接端判决各发信天线探测信号质量,然后根据评估分值,从短波固定台站众多的天线中自动选择通信效果最佳的发信天线发射信号,在不改变现有配置的情况下最大限度地提升通信质量.仿真结果表明,该方法可行有效,能够以较小的代价提高天线选择效率,充分利用天线的方向性,达到提升发射效率和通信效果的目的.     

MIMO雷达双门限恒虚警检测

由于MIMO雷达的多通道特性,使得MIMO雷达各接收天线之间需要进行大量的数据传输。在MIMO雷达中应用双门限检测可以使数据传输量大大降低。本文在单元平均恒虚警检测器的基础上,提出了一种MIMO雷达双门限恒虚警检测器,设计了MIMO雷达双门限恒虚警检测器的结构,将其检测性能和单门限恒虚警检测器进行了对比,分析了MIMO雷达双门限检测器在多目标环境下的检测性能。仿真结果表明在MIMO雷达中应用双门限检测具有结构简单,数据传输量低等特点,在单目标和多目标环境中,双门限恒虚警检测器的检测性能均优于单门限恒虚警检测器。      

非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现

红外焦平面阵列（IRFPA）的非均匀性是影响红外系统成像质量的关键性因素,在此提出了一种非制冷红外图像的非均匀性校正及其在FPGA上的实现方法,通过对非制冷红外图像盲元及非均匀校正方法分析,提出了二点加一点定标校正方法,并利用FPGA实现红外图像非均匀校正的实时处理,获得了较好的实验结果。利用二点加一点定标校正方法,可以改善红外图像非均匀性校正效果,用在FPGA上实现非均匀性校正可以实现红外图像的实时处理,便于集成和移植。     

基于神经网络的IRFPA非均匀性校正新算法

传统的神经网络非均匀性校正算法简单、盲目地利用像元的四邻域平均估计期望信号,对空间低频噪声较大的IRFPA校正时难以获得满意的校正效果,针对其不足,提出了自适应加权平均滤波器,通过校正误差标准差阈值分配权值,提高期望信号的估计精度,新算法较原算法具有更强的校正能力,实验结果验证了其优越性。     

基于FPGA的红外焦平面实时图像处理系统

针对红外焦平面阵列(IRFPA)实时图像处理系统中的重要环节——IRFPA的非均匀性校正和红外图像的增强,提出了以FPGA为核心的红外焦平面成像实时处理系统。该系统能够实时完成校正系数的计算、IRFPA非均匀性校正、红外图像的增强及视频合成等功能。在FPGA中采用了并行处理结构和流水线技术,使系统的处理速度高达50M×12 bit/s,特别适用于大面阵、高帧频IRFPA实时图像处理。仅用一片FPGA完成所有的处理功能,使整个系统结构简单、体积小、功耗小,便于小型化。