基于SOPC的红外图像自适应非均匀性校正设计

场景非均匀校正和基于本底信息无快门校正等红外图像自适应非均匀性无快门校正算法不需要中断探测过程,克服了定标类校正算法需要周期性定标的不足,目前日趋受到重视。相对于场景无快门校正算法,基于本底信息的自适应无快门校正算法具有复杂度低、易于实现的特点,正逐步从理论研究走向具体工程应用,通过硬件系统实现该校正算法具有重要的应用价值。根据自适应无快门校正算法理论特点,采用基于FPGA构建SOPC系统的方法进行了硬件实现,主要由校正参数计算、本底采集、校正模型等模块组成。校正参数计算部分根据自适应拉格朗日插值计算和更新校正参数,本底采集模块用于采集均匀本底信息,为图像校正提供一系列本底信息,校正模块完成红外图像的实时非均匀性校正。实验结果表明:实现的非均匀性无快门校正系统具有占用硬件资源少、延迟短和图像效果好的优点,能够广泛应用在红外成像系统中,具有较强的研究价值和现实意义。     

电阻阵列非均匀性校正算法实时性研究

非均匀性是电阻阵列输出图像固定噪声的主要来源,非均匀性校正是电阻阵列应用于半实物仿真中图像实时生成的一个不可缺少的环节.通过对校正算法的分析,设计算法实时性测试系统,并对校正在线算法进行改进,满足200Hz的帧频要求.在两种硬件平台方案下对算法的实时性进行测试,测试结果说明:非均匀性校正算法是影响动态红外图像生成实时性的一个重要因素,采用专用的硬件计算设备是提高整个系统实时性的必然选择.     

基于高性能DSP的红外焦平面阵列非均匀性实时校正

基于离散小波变换(DWT)理论,提出了一种基于场景的红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性实时校正算法;针对算法所涉及的运算量和数据量庞大的特点,设计了实时非均匀性校正的红外图像处理系统,系统是以高性能DSP(TMS320C6713)为核心器件,采用DSP不同的传输通道并行传输数据,并充分利用DSP硬件的并行性和流水线操作进行非均匀性校正;以真实的红外图像序列为例,进行了非均匀性校正的仿真实验,结果表明,基于高性能DSP的非均匀性实时校正系统完全可以达到实时校正的要求,所用算法对慢变化量具有较好的自适应性。     

非致冷红外热像仪信号处理系统的设计与研究

基于红外图像处理系统实时,大容量的特点,设计了一种基于FPGA＆ARM的非致冷红外热像仪模块化硬件平台,并在FPGA硬件上实现了用于红外图像非均匀性校正的软件算法,同时通过用FPGA的门阵列资源在内部配置FIFO和双口RAM,解决了采集模块、处理模块与控制模块的实时通信问题.实际应用证明,该系统稳定,集成度较高,通用性很强.     

非均匀性处理算法

红外图像信息处理技术已广泛应用,介绍了红外探测器的非均匀性,以及在图像预处理中采用非均匀性校正算法。     

红外焦平面阵列非均匀性实时校正技术研究

在分析红外焦平面阵列非均匀性噪声产生机理的基础上,提出了一种易于硬件实现的新算法,并给出了其硬件实现。该算法从数字图像处理的角度出发,通过垂直滤波和排序均值滤波,对非均匀性进行校正。利用该算法能实时有效地消除红外图像的非均匀性噪声,增强图像的视觉质量。     

基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计

红外成像技术在众多领域得到广泛应用,但设计和制造工艺存在的非均匀性现象严重降低了红外图像的成像质量。针对这一问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的红外图像校正系统。该系统采用两点校正法对某国产短波探测器的像元增益和偏置进行更新,然后利用3σ算法实现盲元点的检测并利用邻域替代的思想进行盲元校正,通过将盲元点周围的有效像元值按比例替代盲元像元来降低运算复杂度。在基于XC5VLX110T型FPGA的硬件系统上进行实验。结果表明,所设计的红外图像校正系统改善了图像的非均匀性,提高了成像质量且成像速度快。此外,丰富的余量资源使得系统具有较好的扩展性。该系统在红外图像处理方面具有一定的应用价值。     

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%。     

红外焦平面阵列非均匀性的校正方法研究

针对读出电路与探测器产生的非均匀性,并对递归最小二乘非均匀校正算法(RLS算法)进行扩展和改进,提高非均匀校正的精度和算法的收敛速度。首先对红外焦平面阵列的非均匀性进行建模仿真,根据建立的模型利用局部恒定统计法对读出电路产生的非均匀性进行校正,然后采用自适应中值滤波算法(RAMF算法)对图像进行预处理,从而提供给后续RLS算法具有较低噪声的图像,实现RLS算法对探测器的非均匀性校正。仿真结果表明提出的算法能够有效地抑制读出电路对校正精度的影响,消除图像的非均匀性,同时采用RAMF算法对图像的预处理过程,能够加快RLS算法的收敛速度,提高信噪比,获得较好的非均匀性校正效果。     

基于全卷积网络的红外图像非均匀性校正算法

针对红外成像系统在经过两点校正后,随时间漂移仍然会出现的非均匀性噪声,提出一种基于全卷积深度学习网络的红外图像非均匀性校正算法,使用子网络与主网络相结合的方式进行非均匀性校正.该算法设计了非均匀性等级估计子网络,将含有非均匀性噪声的红外图像输入子网络后,输出非均匀性等级估计图,并和待校正红外图像一并输入校正主网络.子网...     

基于DM642的红外图像实时处理系统的设计

本文介绍了一种以高速定点DSP芯片DM642为核心的红外图像实时处理系统的软硬件设计.该系统在硬件上充分利用了DM642高速处理数据的能力、灵活的数据传输机制以及丰富的外设接口,从而满足了对红外图像进行复杂算法处理和实时输出图像的要求.软件算法方面,以"两点法"为基础,辅之以基于场景的神经网络算法对红外焦平面阵列进行非均匀性校正.为了提高算法的收敛速度,对神经网络算法进行了改进.对改进后的算法进行了实验,结果表明,与传统神经网络算法相比,改进后算法的收敛速度提高了75%.     

CMOS图像传感器非均匀性实时校正算法研究

讨论了两点校正法的原理和算法,并针对高速CMOS图像传感器LUPA300,以FPGA作为系统硬件载体设计了非均匀性校正系统,进行实时非均匀性校正.实验结果表明,该系统能够有效地实时校正图像传感器的非均匀性,输出图像质量较高.     

基于FPGA的凝视红外图像预处理算法的硬件结构设计与实现

介绍了一种针对凝视红外图像预处理应用而设计的FPGA硬件算法结构,该结构充分发挥了FPGA高速、并行计算能力,能在信号读出过程中实时地完成红外图像非均匀性校正(基于定标)、盲元补偿、邻域处理(卷积滤波/中值滤波)以及直方图统计等功能.将该结构应用到凝视红外系统的前端,不需额外占用处理时间,为后端信息处理节约出时间,是一种高效、快速的预处理方案,并在实际的成像实验中得到了验证.     

基于DSP的实时红外图像处理系统的设计

红外焦平面成像系统是红外成像技术发展的趋势。红外传感器出来的原始信号,由于信号的非均匀性,信号噪声大以及弱小目标的红外信号的灰度级不明显,所以,提出了基于DSP的红外信号处理板,采用两点温度定标的非均匀校正算法,以及中值滤波,直方图连续拉伸的算法,来修正红外图像,以达到满意的效果。     

实时红外图像非均匀性校正技术研究

在分析红外图像非均匀性噪声产生机理的基础上,介绍了红外成像系统非均匀性校正原理,从数字图像处理的角度阐述了校正方法,提出了因子加权校正结构,并给出了其硬件实现。利用该方法可以有效地消除红外图像的非均匀噪声,增强红外图像的视觉质量。     

基于神经网络的红外焦平面光学非均匀性校正改进算法

基于场景的非均匀校正依然是红外领域的一个研究热门。神经网络算法是一种较为典型的场景校正算法。本文主要针对神经网络算法本身不能校正光学引入的非均匀性问题,提出了新的改进算法,通过对神经网络输入层的预处理,消除图像的低频噪声,此外,为了消除预处理对图像对比度的影响,本文增加了神经网络的层数,使用双层神经网络对算法进行更新,从而消除了图像对比度下降的现象。实验结果表明,改进的神经网络算法能够有效的改善图像质量,消除图像中光学引入的非均匀性。     

提高局部信噪比的单帧红外图像非均匀性校正方法

针对红外图像存在的非均匀性问题,从理论上对非均匀性产生的原因进行了分析。对基于SG滤波预处理的无模型图像校正EM算法进行改进,提出了一种提高局部信噪比的单帧图像校正方法。设计了对比实验,在红外目标、暗弱目标和云层背景场景下,该方法能使红外图像的非均匀性(NU)分别降低56.869 3%,85.938 4%和87.886 3%,同时,LSNR分别提高了3.687 7 dB,0.256 9 dB和3.553 1 dB。最后在非均匀背景上叠加高斯分布的目标进行模拟,探讨了目标大小与滤波窗口的关系,得到了滤波窗口与红外小目标的近似关系为H≈4.6*S_T+0.3,从实际工程应用上确定了该方法滤波窗口初值的选取。结果表明,所提方法能在LSNR最大的前提下,利用单帧红外图像的场景信息对非均匀性进行有效校正。     

改进的神经网络非均匀性校正方法

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,非均匀性校正是红外成像领域中的核心技术。改进了传统的神经网络非均匀性校正方法,在探测元的期望输出中加入图像均值分量,使该算法对空间相关性较强的低频非均匀性成分也具有较强的校正能力。在以TMS320C62x DSP为核心的硬件平台上,采用中波凝视红外探测器,图像帧频为50 Hz,并在实验室及室外环境分别对该算法进行了测试,非均匀性从最初的5％左右降至2‰以下,验证了改进后的算法具有校正精度高、实用性强等优点,能够满足实际应用的需要。该算法也可应用于红外成像的应用领域。     

星载红外成像系统IRFPA非均匀性在轨定标与实时校正

针对星载红外成像系统在轨定标等特殊环境条件的应用要求,研制了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array,IRFPA)非均匀性在线定标与实时校正芯片系统.由于对输入信号进行了标准化设计,该系统可用于各类红外成像系统的IRFPA非均匀性在线定标与实时校正处理.这种系统在时钟信号的驱动下以流水线方式运行,在对非均匀红外图像进行实时校正的同时,能够在线获取定标图像并能对存储器中的校正系数进行在线更新.该系统具有体积小、运算速度快、稳定可靠以及易于升级等优点,为星载红外成像系统IRFPA非均匀性的在轨定标开辟了一条有效的技术途径.     

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.