长波红外系统三维噪声模型及其分析

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题,重点阐述三维噪声模型的理论分析方法,并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据,通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值,深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响,发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声,空间噪声比时间噪声更为严重,成为限制系统信噪比的重要因素,为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。     

X光序列图像三维动态滤波技术

对于静态X光图像序列,帧间滤波技术是抑制噪声、提高信噪比最为有效的方法之一。然而对于活动图像序列,该技术会使运动目标模糊,从而使图像质量更差。本文提出了一种X光序列图像的三维动态滤波技术,把图像序列作为二维空间数据流,在时间上采用先进先出的方式在整个积分周期内进行多帧平均,实现了沿着运动轨迹进行帧间滤波,从而使多帧平均技术对于活动X光图像序列同样具有较好的处理效果。     

基于小波变换的红外图像弱小目标检测研究

针对红外图像弱小点目标检测中遇到的难点,即信噪比低、帧间相对运动和强噪声干扰等问题,给出了一种帧间膨胀累积提高信噪比的方法,并且提出将l/f噪声白化和白噪声去除同步处理的新思路,大量的仿真实验证明,该方法能够很好地抑制噪声对图像的影响,大大提高信噪比,降低误检率。     

基于单像元多点采样的CCD信号采集电路

为抑制电荷耦合器件(CCD)读出信号噪声并确保信号完整性,提高微弱拉曼光谱信号的信噪比和光谱准确性,采用了一种单像元多点采样的CCD信号采集新方法。分析了背照式CCD面阵传感器在线性合并(line bining)操作下的时序特点,设计了完整帧信号捕捉算法和单像元多点采样的信号采集电路,完成了采集电路的控制逻辑设计。测试实验结果表明,采用该采集方法设置任意的积分时间,均可捕捉到一帧完整的光谱信号;与常规相关双采样方法相比,其信号均方差可降低51%~63%,极大地抑制了CCD探测器噪声。应用该电路成功采集了人体血液的拉曼光谱信号。     

一种基于非线性域值小波包的超声图像闪斑抑制方法

在B超三维成像中,采用了一种新的基于非线性域值小波包的闪斑（Speckle)噪声抑制方法来提高成像质量。首先将一幅原始图像经过预滤波分解为高频噪声图像和低频主体图像两部分,然后分别经过多分辨率小波包处理,得到一组小波包域的系统。该系统采用一种软阈值滤波算法处理,去除掉其中的噪声并保留下各自的有用信息。两组分别去噪后的小波包系数经反变换回到时域并相加,得到消除了噪声的图像。该算法的性能在计算机仿真图像上进行了验证。采用该方法处理了一组水槽中的碗状物体的B超图像,并进行了三维体视化重构。实验表明,这种方法可以有效地抑制超声闪斑噪声并在重构中保留对象的细节特征。     

基于两步噪声消除技术与高斯统计模型的语音增强算法

针对语音增强技术中先验信噪比参数的估计问题,本文通过结合两步噪声消除技术以及语音与噪声分量的高斯统计模型,在频率域中提出了一种新的先验信噪比估计算法。该算法基于直接判决方法的输出结果,利用最小均方误差估计理论直接计算当前帧纯净语音分量的谱能量,以获取带噪语音的先验信噪比估计。算法在保留两步噪声消除算法优点的基础上,无需语音增强系统中增益因子的任何先验条件,且在有效消除背景噪声的同时能够最大程度地抑制输出语音中音乐噪声的生成。多种噪声背景下的仿真结果表明:相对于经典的直接判决方法和新近的两步噪声消除算法,基于本文先验信噪比估计方案的语音增强系统在主观与客观评价标准下都具有更加优良的语音增强效果。      

CCD噪声分析及处理技术

为了提高CCD的工作性能,根据CCD器件的工作原理,对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类。根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术,并针对输出噪声,给出了双相关采样法、双斜积分法、钳住采样法三种相关双采样电路处理方式,使器件的信噪比得以提高。     

基于小波域HMT模型的图像去噪研究

研究小波域隐式马尔可夫模型树(HMT),提出了一种基于小波域HMT模型抑制高斯白噪声的改进图像去噪算法.首先将噪声图像沿水平、垂直及对角方向进行平移变换;然后对平移后的图像进行小波变换,建立其对应的小波域HMT型,分别进行去噪处理.最后取所有去噪图像的均值作为最终的去噪图像.在仿真实验中,对不同程度污染下高斯白噪声的Lena图像分别采用该文算法、小波域硬阈值与软阈值去噪进行比较.结果表明,该文算法很好地保留了图像的细节和边缘信息;提高了图像的峰值信噪比;抑制了Gibbs效应;具有较好的去噪效果.通过实验仿真可以看出,这种方法较好地去除了白噪声;提高了图像的峰值信噪比;较好地保存了图像的边缘和细节信息;抑制了振铃现象.     

谱域OCT光谱分析及图像噪声消除方法

在谱域OCT系统中,成像过程存在原理性噪声以及系统暗噪声,影响了图像质量,造成图像信噪比降低,图像局部结构信息缺失,因此,对谱域OCT系统的干涉光谱成分和光谱噪声的形成机制进行分析,提出了针对干涉光谱解耦的噪声处理方法。对单层薄膜成像实验,得到了薄膜的二维层析图像,实验结果表明,噪声消除方法对薄膜的成像处理简单有效,能够显著提高图像质量。     

基于双稳态系统二值图像质量改善算法

针对二值图像处理,为抑制噪声改善图像质量,论文提出一种利用双稳态随机共振系统实现含噪二值图像恢复方法。论文首先对图像分别按行和列重采样为一维信号,并将该一维信号输入双稳态系统,通过欧拉法或龙格-库塔法迭代求解双稳态方程的输出序列,得到恢复图像对行和列两个方向的偏导数,再结合该偏导数根据截断的二维泰勒公式推导出邻近像素点的值,然后对每个像素计算获得的多个值加权平均得到恢复的灰度图像,对灰度图像二值分割即得到最终的复原二值图像。实验结果表明,论文算法能有效从高强度噪声中恢复原二值图像,且相对于传统维纳滤波算法峰值信噪比提高了22.36%,相对于对比算法,峰值信噪比平均提高了10.8%。      

凝视成像三维激光雷达噪声分析

增强型电荷耦合器件(ICCD)是凝视成像三维激光雷达的关键器件之一。测量了在不同输入光强和不同像增强器增益电压条件下的光强以及噪声。根据光电探测过程,用泊松随机过程理论和最小二乘拟合法对测得的光强噪声数据进行了分析,发现噪声主要由来自于像增强器的等效光电子散粒噪声和电荷耦合器件(CCD)的光电子散粒噪声组成。尽管像增强器对光信号进行了放大,在大部分情况下,CCD的光电子散粒噪声也不可忽略。建立了双随机变量泊松过程的三维成像噪声模型,利用该模型给出了测距误差最小意义下的最优增益距离调制函数。     

ICCD相机建模与仿真分析

ICCD相机建模是该相机图像模拟和改进相机设计、系统性能优化需要解决的重要问题。依据ICCD相机实际物理结构和参数建立了完整动态响应的物理模型和系统的噪声模型,并对相机在典型工作条件下的系统性能进行了仿真分析。     

水下激光距离选通成像系统的模型与极限探测性能研究

为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增强型电荷耦合装置(ICCD)的增益噪声特性以对现有模型的不足进行改进。通过模拟计算与实际水下激光距离选通成像系统所采集的图像相对比的方法验证了模型正确性,又通过对系统在不同水质下极限探测距离的仿真计算表明距离选通技术对人形暗目标的探测、识别和认清距离达到了9,7.5和7个衰减长度,从而证明了距离选通技术能够有效探测劣质水况下的中小目标。     

星载紫外环形光谱仪科学数据处理的设计与实现

为将环形光谱仪下传的原始数据快速转换为待反演的亮度数据,建立了紫外环形光谱仪科学数据处理系统。采用文档-视图的数据流架构,保证数据流之间的无干扰处理;采用暗像元均值对探测器噪声进行校正;采用比例法将像元响应换算为标准积分时间和增益条件下的响应值;采用无须通道光谱响应函数满足高斯函数的光谱积分法将像元响应换算为亮度,并提供指定区域的相对标准偏差统计作为图像转换正确性的快速判据。实验结果表明:系统在测试环境中用352s时间内流畅处理了环形光谱仪在987s内产生的2.19GB图像数据,生成4.96GB亮度数据,亮度换算后精度为10~(-7)lm。系统为卫星运控中心与用户之间提供了快速、准确的数据接口链路,保证了数据反演的准确性和实效性。     

距离选通水下激光成像系统信噪比分析与计算

距离选通水下激光成像系统是一种基于时间标记原理的水下光电成像系统,它能够有效抑制水体后向散射光的干扰,提高目标探测距离,具有较高的军事和民用价值。在距离选通水下激光成像系统中,ICCD可能接收到的光信号包括水体后向散射光、目标反射直射光、以及目标反射光的前向散射光。建立了ICCD接收信号光能量的几何模型,在给定开门时刻和选通门宽参数条件下,给出了通过点扩散函数计算ICCD像元上所能接收到的目标反射光的直射光及其所引起的水体前向散射光能量的方法,以及通过水体分层计算水体后向散射光的方法,定义了距离选通水下激光成像系统信噪比,分析了目标距离对信噪比的影响并给出了仿真结果。     

基于中值滤波器的红外图像噪声处理的改进方法

基于红外图像成像的机理和热像仪工作方式,红外图像往往混有大量随机噪声,而这些都是造成红外图像和视频质量下降的重要原因。中值滤波是一种常用的非线性的滤波方式,对于图像降噪有很好的效果。中值滤波器的处理窗口大小需要提前设定且在处理过程中不能改变。噪声密度越大需要处理窗口越大,但也导致图像的细节相应越模糊。综合窗口大小对降噪能力和细节处理能力的影响,文中对传统的中值滤波器算法进行改进。实验表明,在中值滤波器去除噪声的过程中,随着窗口图像噪声分布情况动态调整窗口大小,能够做到既尽可能去除噪声,又尽可能保持图片的细节,使图像处理整体效果得到提升。     

A 2/3-in 2 million pixel STACK-CCD HDTV imager

A 2/3-in optical format 2 M pixel STACK-CCD imager has been developed. The STACK-CCD imager, overlaid with an amorphous silicon photoconversion layer, realizes a large signal charge handling capability of 1.0×10⁵ electrons, a -140 dB smear noise and a 90 dB dynamic range with a newly introduced device configuration and its unique operation. The 5.0 μm(H)×5.2 μm(V) unit pixel imager with sufficiently low image lag has been realized by a novel bias charge injection scheme These device performances are the best ever achieved by a CCD HDTV imager. This is the first such imager satisfying the device performances required for a practical use 2/3-in 2 M pixel HDTV imager     

一种新型的红外影像ME噪声去除方法

记忆效应(Memory Effect, ME)噪声是发生在红外光机扫描仪影像中的一种条带噪声。扫描条带中,有明显亮暗突变位置的景物的ME噪声尤其明显,会严重影响影像的目视效果。传统的ME噪声去除方法基于系统脉冲响应函数构建复原滤波器,使用复原滤波器对图像进行复原。该方法的缺点是必须有精确的系统脉冲响应函数。针对传统方法的不足,提出了一种新的ME噪声去除算法。该算法利用影像自身的辐射信息,使用检测模板遍历整景影像以检测ME噪声,对检测到的噪声使用迭代法去除。最终,选取资源一号01星的IRMSS影像进行了试验。结果表明,该方法可以有效去除ME噪声,从而提升图像的辐射质量。     

Random noise generation mechanism for a CCD imager with anincomplete transfer-type storage diode

A random noise for a CCD imager with an incomplete transfer-type storage diode is theoretically and experimentally discussed. The theoretical result based on the Fermi-Dirac distribution function is in good agreement with the well known experimental result as a “kTC” noise, which is equal to the square root of kTC/2. It is also shown that the random noise in the storage diode is dependent on the amount of the signal charge, and can be reduced for the small signal charge. Moreover, a small signal reset operation (SSR operation) is newly proposed to suppress the capacitive-image-lag and larger random noise. The reproduced image with the high signal-to-noise (S/N) ratio is obtained for a STACK-CCD imager with the small signal reset operation     

A 1/3-in interline transfer CCD image sensor with anegative-feedback-type charge detector

The authors describe an interline transfer charge coupled device (CCD) area image sensor with 94-dB dynamic range and 1.0-electron RMS noise charge detector. With a new capacitance-coupled negative-feedback configuration, the saturation level of the detector is successfully extended by a factor of five, maintaining the superior low-noise characteristics. The imager with this detector has 398 (H)×492 (V) pixels in 1/3-in format image size. Moreover, 1/f noise in the output signal is successfully suppressed with a new alternate gain inversion (AGI) signal processing