微位移法消减空间抽样折叠混淆效应的相位理论分析

空间积分抽样相位理论分析为消减欠采样产生的折叠混淆效应提供了理论依据。在凝视型红外焦平面热像系统中，探测单元的物理尺寸和间距决定了空间采样频率。而被探测场景的空间频率往往要高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半，这种欠采样所产生的折叠混淆效应严重损坏了图像质量。本文总结了前人对此问题的讨论，在此基础上给出了旨在指导消减该混淆效应的较为完整的理论，并对微扫描及非控制情况下微位移的超分辨率技术进行了分析。     

红外焦平面空间积分抽样噪声分析

在凝视型红外焦平面热成像系统的成像过程中,空间采样频率决定于探测单元的物理尺寸和间距.而被探测场景的空间频率往往要高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半,这种情况称之为欠采样,由此产生的折叠混淆噪声严重损坏了图像质量.在分析凝视型焦平面阵列空间积分抽样理论的基础上,从焦平面阵列结构出发,讨论了探测单元物理尺寸、间距、...     

基于灰度相关的红外焦平面图像电子变倍技术

由于原理及技术方面的限制,目前的非制冷红外焦平面器件仅有较低的空间分辨率,大大限制了非制冷红外焦平面器件在军事及国民经济各领域的应用。基于红外热图像灰度相关性分析,从红外焦平面阵列器件微区结构出发,研究了实现红外图像电子变倍的电子微扫描算法,介绍了2×2电子微扫描红外图像电子变倍的算法及其仿真效果,并与双线性插值算法进行了比较。该算法有效地实现了红外焦平面热图像的电子变倍,提高了采样带宽,降低了红外焦平面空间抽样成像引起的频谱折叠混淆效应。     

采样红外成像系统的混淆效应研究

对红外焦平面阵列而言,欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程,在时间域分析了探测器的采样过程,在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响,根据混淆产生的机理,分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明:对周期目标会有混淆失真现象,改变了图形的几何形状,对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小,噪声对图像的影响占主导地位,而在高空间频率内混淆失真严重,噪声影响小,这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。     

红外焦平面阵列微扫描成像插值重建研究

红外焦平面阵列微扫描成像对空间分辨率的提高受到混淆效应的严重影响.通过对微扫描成像和重建过程的分析,建立了红外焦平面阵列二维微扫描成像插值重建的理论模型.对模型的分析求解,得到一组适当配置的插值函数,用这组函数来对红外焦平面阵列二维微扫描图像进行插值,重建的二维微扫描图像,可以消除因红外焦平面阵列欠采样产生的混淆效应.采用虚拟仪器技术和图形化软件编程对2×2微扫描插值重建进行了仿真,验证了在不改变红外焦平面阵列的像素分辨率情况下可提高红外成像的空间分辨率.     

红外焦平面阵列探测器空间采样效应模拟

红外焦平面阵列探测器空间采样效应会对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对采样效应进行模拟。通过深入分析空间采样效应机理,建立了采样效应的数学模型,分析了分辨率的变换过程。利用基于图像像素处理的方法从空域上对红外仿真图像叠加空间采样效应。仿真实验表明,叠加了红外焦平面阵列探测器空间采样效应的红外仿真图像置信度明显提高,可作为重要环节提高红外成像仿真整体的置信度水平。     

焦平面列阵用固体低温制冷系统

红外焦平面列阵可以用来探测由一个场景发射或反射的电磁能量并将该电磁能量转换成与该场景的一幅图像相对应的电信号。为了达到最高的性能和灵敏度,红外焦平面列阵必须在稳定的低温环境下工作。     

红外焦平面阵列响应度非均匀性的校正算法

本文分析了红外焦平面阵列探测器的响应度非均匀性对成像系统灵敏度的影响和单个探测单元的积分时间响应非线性对成像质量的影响。提出了一种基于场景的运动扫描平均值校正与积分时间校正相结合的红外焦平面阵列响应度非均匀性的校正算法。从而使得系统不仅能够得到均匀性良好的响应度,而且还能使响应度不会受到积分时间改变的影响,进一步扩展了红外焦平面探测器的实际应用范围。     

红外探测器探测率的研究与分析

在介绍了红外探测器的组成与工作原理的基础上,分析了红外焦平面探测器的噪声等效功率、探测率对空间红外遥感器成像性能的影响,对红外焦平面探测器探测率的影响因素进行了深入研究。通过理论分析,探测率测量值受测试条件影响,积分时间、辐射源温度、背景辐射和1/f噪声等因素对探测器探测率的测试结果都有一定的影响。     

红外焦平面阵列变积分时间下的非均匀性校正

凝视红外焦平面成像系统中经常需要根据目标红外辐射强度来调节探测器积分时间,当积分时间变化后,红外图像的均匀性明显变差,本文探索了一种校正系数随着积分时间线性变化的焦平面非均匀性校正方法,克服了需要存储较多校正系数的问题,不仅使红外图像的均匀性得到较大幅度提高,而且在修改积分时间的情况下图像均匀性不受影响。     

Assessment of the Performance of Staring Infrared Imaging Array Based on Microscanning Modes

Staring infrared detector arrays, which sample a scene with pixels of finite size, generate images that are affected by aliasing and blurring caused by the sampling process. One potential method to reduce the effects of sampling is microscanning. In this paper, the sampling-averaging modulation transfer function at half the detector spatial cutoff frequency is introduced to be as a figure of merit to quantitatively assess microscanning image quality for selected cases of fill factor. Analytical results show that microscanning process can significantly reduce aliasing in the reconstructed image, and that the improvement of different modes of microscanning process to the reconstructed image quality is different, which is closely associated with fill factor. The microscan sampling and restoration imagery are also simulated with pixel interpolation method to qualitatively verify the reduction in aliasing with respect to typical microscanning mode (2×2, 3×3, 4×4 microscan) for the detector array of 100% and 50% fill factor respectively. And, the determining method of the optimum step number of microscanning needed is discussed for the staring imaging array with certain fill factor.     

红外系统中的扫描型和凝视型FPA

红外探测器是红外系统的核心器件,第二代红外探测器就是FPA。由于红外系统的任务和FPA的特点、技术、价格等原因,FPA的发展既有与IC发展类似的规律,又有其自身发展的 特殊性。通过对制冷的扫描 型和凝视型FPA的分析和比较,认为在今后FPA的发展中,这两种FPA将并行发展,以为凝视型FPA要代替扫描型FPA的看法可能是过于简单了。     

焦平面阵列红外成像设备噪声特性分析及仿真

红外成像设备噪声分析及仿真是红外图像仿真工作的重要组成部分。分析了焦平面红外成像设备的噪声组成及特性。焦平面红外成像设备的噪声可以分解为非均匀性噪声、非均匀性漂移噪声和随机噪声。分别针对凝视红外成像设备和扫描红外成像设备分析了噪声成分的计算过程及数字特征。根据实测图像数据可提取非均匀性噪声矩阵(或向量)、非均匀性漂移噪声特征参数矩阵、随机噪声特征参数矩阵(或向量)。非均匀性漂移噪声短时间内服从线性变化关系。随机噪声服从正态分布。最后给出了基于实测噪声特征数据的焦平面阵列成像设备的噪声仿真过程。     

红外系统中的扫描型和凝视型FPA

红外探测器是红外系统的核心器件 ,第二代红外探测器就是FPA。由于红外系统的任务和FPA的特点、技术、价格等原因 ,FPA的发展既有与IC发展类似的规律 ,又有其自身发展的特殊性。通过对制冷的扫描型和凝视型FPA的分析和比较 ,认为在今后FPA的发展中 ,这两种FPA将并行发展。     

基于方向性模型的红外焦平面阵列混叠效应研究

提出一种定量评价红外焦平面阵列混叠效应的方法,这种方法基于采样传递函数和混叠效应的方向性,建立了焦平面阵列设计参数与混叠效应间的定量关系。利用此方法定量分析了矩形阵列和六边形阵列的混叠情况,结果表明:六边形阵列的混叠值较矩形高4%。完成了混叠效应对焦平面阵列任意方向上等效带宽的修正,进而分析混叠对其成像质量的影响,结果表明:当考虑混叠时,矩形阵列的成像质量较六边形高11%。     

高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计

针对红外半实物仿真试验中DMD红外景象仿真设备存在的时序同步、高帧频显示、光学匹配等使用问题,设计与研制了一套能够与常见被测红外凝视成像设备匹配使用的基于DMD的红外景象仿真设备。首先提出了合理可行的同步延时驱动方案和显示控制方案,设计与研制了同步信号处理电路和驱动电路,实现了仿真图像的时序同步和高帧频显示;其次根据常见被测红外凝视成像设备的光学参数,进行了光学系统设计与仿真,研制了照明光学系统和投影光学系统,实现了与常见被测红外凝视成像设备光学匹配。检测结果表明:该设备能够与多种被测红外凝视成像设备在时序上保持同步,并实现光学匹配,输出的仿真图像帧频可达300 Hz、最大可模拟温度为160℃、最小可模拟温差为0.03℃、最大图像对比度为0.7、空间非均匀性优于1%,已在红外半实物仿真试验中发挥了巨大作用。