多点标定的自适应非均匀性校正方法

为了实现对红外焦平面阵列(IRFPA)获取图像的实时高精度非均匀校正,提出了一种基于多点标定的自适应非均匀性校正算法,该算法假定在环境温度变化时,校正后输出图像数据的差值与已标定的数据存在线性关系,对其进行分块并配对,采用最小二乘法,以平方和最小为准则,自适应修正校正系数,以达到实时调整非均匀校正的校正系数,对环境温度变化引起的非均匀性进行补偿的目的.实验结果表明,该方法既提高了非均匀性校正的精度又能满足实时性要求,可广泛应用于光电火控、红外成像制导等对实时性和成像质量均有较高要求的应用场合.     

基于虚拟边框视场光阑的IRFPA自适应非均匀性校正算法

 非均匀性校正是提高红外焦平面阵列成像质量的关键环节.本文提出了一种基于虚拟边框视场光阑的红外非均匀性校正算法.该算法用人工神经网络对边框像元进行初始校正,形成校正虚拟边框,再根据场景信息和帧间位移,将偏置校正参数逐行逐列传递,可消除焦平面阵列全视场响应的偏置非均匀性.由于算法主要基于代数运算,运算量较低,故能根据场景信息自适应地实现快速、高效的一点校正;且不需要对成像系统进行机械结构改造,与传统代数算法相比,适应性更强.真实红外图像与仿真图像对算法的检验结果,证明了方法的有效性.     

改进的单幅红外图像局部自适应非均匀校正

为了实现对单幅红外图像的非均匀性校正并且对局部细节的校正效果进行优化,提出了一种局部自适应的非均匀校正算法。算法利用红外焦平面阵列的固定图像噪声呈单方向分布的特性,采用基于高斯权重思想的中值直方图非均匀算法实现红外图像的单参数校正;然后将图像分块,使图像的各局部都能够自适应地选择各自最合适的校正参数,达到优化细节的校正效果。实验结果及分析表明:与单参数中值直方图非均匀校正算法相比,提出的算法在均方根误差、峰值信噪比、图像平滑性等方面都得到了进一步的改善,并且保留了更多的图像细节,为非均匀校正提供了一种方法。     

基于图像梯度的神经网络红外焦平面非均匀校正算法

红外焦平面阵列固有的非均匀性导致叠加在图像上的固定图形噪声严重影响了红外系统的成像质量。传统的神经网络非均匀校正算法存在待处理像素的期望值求解固有缺陷、收敛速度慢和学习速度过大,容易造成算法不收敛。提出了基于图像梯度的神经网络非均匀校正算法,通过对处理像素的期望值求解、改进和调整学习速度、改善图像校正效果,提高了算法收敛速度。通过对真实的红外图像序列实验表明,新算法相对传统的神经网络算法收敛速度提高了50%以上,红外图像校正效果也得到了提高。     

星载拼接相机图像实时校正系统的研究

为了实时对多TDI-CCD拼接后获得准确与高质量的大视场图像,建立了多片TDI-CCD拼接相机像元实时校正系统.对该系统的图像拼接与灰度融合算法进行研究并对硬件实现方法加以介绍.对多片TDICCD拼接技术以及由此带来的图像错位与像元不均匀性进行了介绍,采用输出缓存技术实现拼接TDI-CCD奇偶片输出图像配准,应用比值平均法校正拼接片间的灰度不均匀性,实现实时大视场拼接校正.并将整套算法在Xilinx公司的Spartan 3系列的FPGA平台上实现,得以构成多TDI-CCD拼接校正系统.实验结果表明,该系统可以自动对3片2048像元的TDI-CCD拼接配准与灰度校正,获得清晰的大视场图像,满足系统实时性的要求.     

基于图像块先验的单帧红外自适应校正算法

红外焦平面阵列的非均匀性严重限制了红外成像系统对目标的灵敏度,降低了图像的成像质量。本文基于图像块统计特性的期望块对数似然概率(EPLL),提出了基于图像块先验的单帧红外图像非均匀性校正算法,可以完成单帧红外图像的非均匀性校正。该算法首先利用高斯混合模型完成对图像块训练分类,然后利用EPLL准则获取带有非均匀性噪声图像对应的最大似然概率对数期望图像来完成对图像的校正。仿真试验和真实红外图像实验结果表明该方法对单帧红外图像的非均匀性校正效果良好,校正速度快,可以避免鬼影的产生并且可以完成持续性工作。     

基于局部直方图规定化的红外图像非均匀性校正

非均匀性噪声严重影响着红外焦平面阵列的成像质量。针对条纹非均匀性问题,提出了一种基于局部直方图规定化的红外图像非均匀性校正算法。该算法对图像逐列进行处理,首先采用文中提出的加权折中直方图方法计算得到每一列图像的期望直方图,然后对当前图像列进行直方图规定化处理,最后遍历整幅图像实现非均匀性校正。实验结果表明,本文算法能够有效地抑制红外图像的条纹非均匀性噪声,同时较好地保留了图像的边缘轮廓信息。     

基于改进伽马曲线的星载长波红外焦平面非均匀性校正算法

随着长波红外探测器技术的进步,通过选用宇航级大阵列长波红外探测器,天基红外遥感卫星技术得到快速发展。长波红外探器响应强非线性导致传统的基于线性模型的非均匀性校正算法校正误差大,从而影响卫星在轨使用效能。针对该问题,结合大量实验室数据和卫星在轨数据的统计分析结果,建立了一种新的长波红外探测器非线性响应模型,据此提出了一种基于改进伽马曲线的非均匀性校正算法,以有效克服探测器响应强非线性对校正精度的影响。该算法首先建立基于改进伽马曲线的探测器非线性响应模型,依据此模型对获取图像进行非线性压缩映射,实现探测器响应的线性化,然后利用星载基于定标技术的线性化算法实施非均匀性校正,同时,定标温度点根据所建立模型参数动态更新,最后通过逆非线性化压缩映射还原出实际的非均匀校正后的图像。基于人造黑体和在轨实景红外图像的实验结果表明,该算法有效解决了探测器响应强非线性对校正精度的影响,校正后图像的视觉效果和定量化指标均优于传统的星载非均匀校正算法。     

基于TMS320C6711 DSP的红外热成像非均匀性校正技术

阐明了应用DSP来处理热图像的基本电路。分析了非均匀性产生的原因,并根据非均匀性校正数学模型,在DSP图像处理平台上运行非均匀性校正算法,使得红外热图像成像质量获得了明显的提高。     

基于TMS320C6711DSP的红外热成像非均匀性校正技术

阐明了应用DSP来处理热图像的基本电路。分析了非均匀性产生的原因，并根据非均匀性校正数学模型，在DSP图像处理平台上运行非均匀性校正算法，使得红外热图像成像质量获得了明显的提高。     

用于红外焦平面阵列非均匀性校正的辐射参考源

概述了4种红外焦平面阵列非均匀性过程中使用到的参考源。成为产品前,通常使用面源黑体作为参考源对红外焦平面阵列进行非均匀性校正;在热成像系统应用中动态非均匀性校正中,普遍使用的辐射挡板由于没有连有控温装置,只能进行一点校正,在场景温度偏离校正温度时,校正效果会受到影响;美国第三代前视红外成像系统中使用连有热电制冷器的热电参考源,利用热电制冷器对发射表面进行控温,可实现两点校正算法;为基于边框的SBNUC校正算法设计的U型边框黑体光阑,对视场中心没有遮挡,利用半导体制冷器对U型边框黑体光阑的进行控温,能根据场景信息自适应地实现的两点校正。     

基于匀速扫描黑体的热像仪非均匀性校正

热像仪非均匀性校正是热像仪应用的一个关键技术,常用的方法为基于黑体的热像仪非均匀性校正方法。多次成像法能解决基于黑体的方法受辐射源非均匀影响的问题,但该方法利用多幅热图的相对关系进行校正,在热图坐标下准确定位较为困难。本文基于多次成像法原理,提出了一种基于匀速扫描黑体的非均匀性校正方法,该方法结合了标定类和配准类基于场景的校正方法的优点,通过热像仪扫描读取黑体参考源,利用热像仪不同探测单元对黑体同一场景点响应的差异进行非均匀性评价。相比多次成像法,本文的方法更容易实现且具有更好的抗噪声能力。利用本文的方法对两个热像仪进行非均匀性校正,结果表明确实可以分离黑体非均匀性,但提高了对黑体辐射源和热像仪时间稳定性的要求。     

Videoendoscopic distortion correction and its application to virtual guidance of endoscopy

Modern video-based endoscopes offer physicians a wide-angle field of view (FOV) for minimally invasive procedures. Unfortunately, inherent barrel distortion prevents accurate perception of range. This makes measurement and distance judgment difficult and causes difficulties in emerging applications, such as virtual guidance of endoscopic procedures. Such distortion also arises in other wide FOV camera circumstances. This paper presents a distortion-correction technique that can automatically calculate correction parameters, without precise knowledge of horizontal and vertical orientation. The method is applicable to any camera-distortion correction situation. Based on a least-squares estimation, our proposed algorithm considers line fits in both FOV directions and gives a globally consistent set of expansion coefficients and an optimal image center. The method is insensitive to the initial orientation of the endoscope and provides more exhaustive FOV correction than previously proposed algorithms. The distortion-correction procedure is demonstrated for endoscopic video images of a calibration test pattern, a rubber bronchial training device, and real human circumstances. The distortion correction is also shown as a necessary component of an image-guided virtual-endoscopy system that matches endoscope images to corresponding rendered three-dimensional computed tomography views.     

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。     

微偏振片阵列成像的非均匀校正研究

针对传统的非均匀校正算法难以校正偏振成像的非均匀问题，提出了一种新的矩阵校正算法。分析了偏振成像与非偏振成像的非均匀性的不同表现，阐述了微偏振片阵列成像的非均匀产生机理，指出了采用非偏振成像非均匀校正方法的失效原因。在构建偏振成像系统对入射偏振光源的响应模型基础上，提出了矩阵校正法。实验部分给出了矩阵校正法对均匀偏振场本底图像和信息丰富场景图像的校正效果，定量分析结果表明，矩阵校正法将均匀本底图像的非均匀性降至校正前的10%左右。     

基于人眼视觉特性的IRFPA非均匀性校正算法研究

红外焦平面器件普遍存在着非均匀性问题,对红外焦平面阵列(IRFPA)实施非均匀性校正对提高成像质量具有重要意义。传统的IRFPA多点校正算法存在运算量大、实时性能低、实用效果差等问题,为此文章综合人眼视觉特性,提出IRFPA非均匀性多点校正算法。人眼视觉对图像的灰度分辨能力是有阈值限制的,利用这种分辨阈值可以对IRFPA的标定点进行有效压缩,生成像元号-校正系数表,然后通过查找系数表,实现IRFPA的非均匀性实时压缩校正。实验证明,提出的IRFPA非均匀性校正算法较传统的IRFPA非均匀性校正算法实时性能更好,非均匀性降低了0.203%。     

环境温度补偿的红外焦平面阵列非均匀性校正

由于非制冷红外焦平面阵列的非均匀性随使用环境温度的变化漂移,校正参数需要经常更新.针对非制冷红外焦平面阵列非均匀这一特点和定标校正的不足,应用红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型,提出了环境温度补偿的非均匀性校正,该方法既考虑了在大动态范围目标温度探测器响应的非线性,又考虑了使用环境温度变化对非均匀性的影响,从而...     

红外图像序列中不均匀背景消除新方法

从红外相机自身特性和使用角度两方面对靶场红外图像序列中不均匀(花纹)背景产生的原因进行了剖析,分析了传统红外图像非均匀校正算法在处理靶场序列红外图像上的优缺点,提出在目标跟踪过程中随着场景变化,基于实时线性标定的非线性红外图像的校正的新方法,克服了传统方法的弊端,实时确定了校正增益系数和校正因子,消除了序列红外图像中不均匀背景。通过对含有弱小目标的靶场实际序列红外图像进行仿真验证表明,新方法去除了图像固定图案噪声,消除了探测器坏元的影响,输出了理想的序列红外图像。