用MATLAB实现红外焦平面探测器盲元的统计分析

红外焦平面探测器的盲元分布对红外图像有很大影响.介绍了用MATLAB图像处理工具箱提供的命令实现红外焦平面探测器盲元统计分析的方法.该方法可以很容易得到探测器相连成块盲元的分布情况,具有程序实现简单、工作量小等优点.举例说明了该方法在实际中的应用.     

基于QT/C++的红外探测器多区域性能分析系统

针对不同类型红外探测器对测试数据分析筛选需求的差异性问题,提出了一种基于QT/C++的红外探测器多区域性能分析系统。该系统以传统红外探测器测试系统为基础,使用QT软件及C++语言扩展开发性能分析软件。所开发的软件嵌入OpenCV插件库,具备区域划分、盲元筛选、指标计算和盲元簇识别等功能。使用640×512甚长波碲镉汞探测器测试数据验证所开发软件的性能分析功能。结果表明,所开发的软件具备高效数据处理及准确性能分析的能力,并能够提供盲元位置及盲元簇图。与现有测试系统相比,所提出的分析系统可提高针对全阵列尺寸和不同材料探测器的性能分析能力及测试效率。     

红外焦平面阵列盲元判据的相关性研究

红外系统中探测器盲元的存在降低了红外图像的质量和红外系统的性能。在红外焦平面阵列最终性能的测试评价中,盲元的判定主要有响应率判据、噪声判据和直流电平判据三种。本文研究了直流电平判据同其他两种盲元判据之间的关系:电平低于正常像元的盲元具有噪声高、响应低的特征;电平高于正常像元的盲元具有噪声低、响应低的特征。实际测试的数据验证了分析的结果,具有较高的判别准确率。电平判据在实现判别盲元的成因与类型的同时,亦可以推断出像元噪声和响应率的状态以及这两种判据的判别结果。在探测器的制造过程中,简单的判别准则有助于早期剔除不合格品;在系统应用中,可快速评估探测器的变化以及新增盲元的原因和特征。     

一种集成式红外偏振探测器的盲元检测方法研究

现有集成式红外偏振探测器盲元检测主要依据GB/T 17444-2013中的判别方法获取死像元与过热像元,从而进行盲元替代,但是实际使用过程中,探测器的某些像元对偏振光无法进行正常响应,这些元无法通过国标进行剔除,严重影响成像质量,因此需要在原有的盲元检测方法基础上叠加一种偏振盲元检测方法,从而更加精准的对偏振红外探测器进行盲元评价。针对上述问题,本文提出了一种依据消光比获得偏振盲元的方法,从而可以精确实现对偏振器件偏振盲元与常规过热像元、死像元的多维度同时检测。     

基于分步搜索策略的自适应盲元检测算法

盲元一直是影响红外焦平面探测器成像质量的重要因素之一。探索了一种基于分步搜索策略的自适应盲元检测算法,无需借助黑体等辅助定标设备,完全基于场景信息即可对探测器使用过程中不断出现的新盲元进行有效检测。     

InSb红外焦平面探测器十字盲元问题的研究

InSb红外焦平面探测器在中波红外波段占据重要地位,但十字盲元问题严重降低了探测器的性能.通过聚焦离子束定位剥离手段,发现了十字盲元区域的铟凸点失效.进一步检测发现,铟凸点制备参数欠佳.通过改进铟凸点形状和增加高度,加强了焊接面的牢固度.此后发现极少InSb器件存在十字盲元问题.在80℃下对铟凸点改进后的InSb红外器...     

红外线阵探测器盲元定位与补偿

为减少红外线列探测器的条纹噪声与非均匀性噪声受环境温度和探测器工作时间的影响,提出了一种处理盲元的综合算法.首先依据探测器最终数据输出来检测盲元通道;然后依据通道位置与数量调整偏移量值,并根据探测器的阵列结构特点,对4806个像元完成精确的盲元定位;最后完成对含有盲元通道的非均匀校正.以FPGA处理模块为核心,完成了红外探测器实时采集与处理.图像校正效果良好,具有良好的实时性和可移植性.     

红外焦平面阵列盲元簇成因分析

红外焦平面阵列中盲元簇的存在增加了系统盲元补偿算法的难度和复杂度。同时,基于算法处理的红外系统对盲元簇的要求更加严格,导致红外焦平面阵列的合格率大大降低。通过对大量红外焦平面阵列产品的测试,得到了盲元类别的统计结果:单个盲元、盲元对和盲元簇的盲元分别占盲元总数的60.8%、17.6%和21.6%。经分析,确定了盲元簇的几种主要成因:前工艺阶段的材料缺陷、光刻图形缺失、铟渣残留和铟柱缺陷;后工艺中的铟柱未连通、应力导致的芯片碎裂;可靠性试验诱发的缺陷暴露与扩大。研究结果表明,在探测器材料的筛选、铟柱制备技术、低应力的工艺和结构技术等方面做进一步的优化工作,可以降低盲元簇产生的几率,从而提高红外焦平面阵列的性能和成品率。     

中波碲镉汞探测器次级盲元的量化及识别

中波碲镉汞探测器是最常用的高性能制冷型红外焦平面探测器,在多个领域均有广泛应用。中波碲镉汞探测器在实际使用中有一类独立的像元,其电平值比周边像元略低一些,但不满足国标中的盲元判定标准,会影响在光电系统上的使用(称为次级盲元)。依靠人眼判断此类像元不仅耗费大量时间,而且不同人对次级盲元的判断标准不一。针对上述次级盲元不易判断的难题,通过分析人眼对次级盲元的判断过程,使用计算机模拟人的判断,量化了次级盲元的判断标准,并实现了自动识别和统计功能。与原有的人眼判断方式相比,该方法极大地提升了识别的准确度和效率。     

基于自适应阈值算法的盲元标定

受材料及制造工艺的影响,红外焦平面探测器均存在一定数量的盲元。并且随着时间的推移,盲元数量会增加。盲元过多会影响红外图像质量,进而影响探测性能。本文研究了一套专用盲元标定系统,采用双参考辐射源的基于滑动窗口的自适应阈值盲元检测算法,自动实现盲元位置检测和盲元位置数据烧写。经验证,该盲元标定系统能够高效、准确的检测出盲元,并进行盲元位置数据烧写,使用方便。     

盲元作为红外焦平面可靠性分析手段的探讨

红外焦平面器件广泛应用于国防安全、空间探测、环境监测、工业控制等各个领域,但是由于量少价高的特点,可靠性成为其技术发展的主要瓶颈之一。盲元是红外焦平面的失效像元,是对器件工作特性的反映,因此,可以用作可靠性评价和失效分析手段的重要参数。以出厂时间为界,将盲元分为初始盲元和使用盲元,并分析了其类型、性质、数量、位置及分布等方面的特征。根据红外焦平面器件结构特点,从探测器、互联铟柱和读出电路三个方面分析了盲元形成原因,全面探讨了盲元分析在研究器件损伤应力、失效位置、损伤机理上的应用,以及准确评价器件性能和提高盲元剔除精度的可行性,为器件结构的优化和工艺的改进提供了支撑。     

线列TDI型红外探测器组件坏元替代方法

国产线列TDI型红外探测器组件在红外系统中的应用越来越广泛,但由于加工材料和制造工艺等因素的影响,探测器组件存在坏元,将造成图像质量下降,图像灰度分布失真,进而影响红外系统的性能。本文介绍了576×6线列TDI型红外探测器组件的读出电路坏元替代方法,采用该方法可进行线列TDI型红外探测器组件通道内的坏元替代,提高图像质量。     

星载遥感短波红外高速高光谱成像仪坏像元识别

为改善干涉成像短波红外高速高光谱成像仪的坏像元对复原光谱的影响,利用高光谱成像仪测试流程建立了坏像元识别模板,以提高坏像元识别效率。首先,按照高光谱成像仪测试流程设置增益模板和帧频模板并采集图像数据,依据正常像元增益响应设定合理判定阈值Th₁,识别不同增益下异常像元并记录对应坐标值;再依据正常像元帧频响应灰度值设定合理判定阈值Th₂,识别不同帧频下异常像元并记录坐标值。最后,对比增益模板和帧频模板判定的异常像元,融合确定坏像元。实验结果表明基于增益模板和帧频模板的识别方法在不增加设备研制测试成本的同时有效识别出短波红外高光谱成像仪探测器的坏像元,为可靠识别短波红外高光谱成像仪坏像元提供了一种低成本、高效可靠的新方法,提高了干涉成像高光谱成像仪光谱反演准确性。     

碲镉汞焦平面阵列无效像元（盲元）特征与成因

中波或长波红外焦平面阵列有效像元率递减的变化趋势，必然是由制造工艺缺陷、特定的工作应力或环境应力引起的某种机理造成。根据红外探测器输出信号电压的数学模型，通过信号传输分析、性能评价测试数据统计分析，运用统计图形、响应曲线及输出信号电压灰度图等可视化手段，直观地呈现无效像元的类型、数量、位置、分布，以及像元信号电压、噪声电压和响应电压等无效像元特性。统计分析显示，像元中心距15 μm的中波320×256探测器杜瓦制冷机组件，在使用过程中平均表观有效像元率相对于初始有效像元率减小1.07个百分点，平均有86.45%的表观无效像元为不稳定的闪元和漂移像元，设计和制造缺陷导致使用无效像元的响应直线呈水平状、响应电压趋于0，热适配引起的应力是造成线状分布使用无效像元簇的原因。提出用不同黑体温度条件下像元信号电压超出平均值±(6%~7.5%)的判别准则筛选识别无效像元的方法。     

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。     

自适应统计范围调整的红外图像灰度信息统计算法

长波红外焦平面探测器以太空为背景成像后,图像灰度信息的统计量易受探测器固定坏元和随机坏元的影响,为解决此问题提出了一种自适应统计范围调整的红外图像灰度信息统计算法。其基本思想是在统计灰度信息时自适应设置一定的统计范围,尽可能排除坏元对统计灰度信息的影响。算法中建立线性模型描述当前帧统计得到的灰度信息与下一帧统计范围之间的关系,以统计均值的均方误差最小为准则调整线性模型参数。仿真实验表明,该算法能够追踪红外图像的背景渐变并自适应调整下一帧统计范围,克服了长波红外探测器中坏元对于统计过程的影响,为后续的处理提供准确的灰度信息。此外,该算法以一种序贯递推的方式执行,适合在对实时性要求较高的系统中实现。     

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.     

基于一类支持向量机的盲元检测方法

利用无监督学习的一类支持向量机（One Class Support Vector Machine,OCSVM）和随机场景图像序列,构造滚动更新的像元分类模型,实现红外焦平面盲元的在线检测。根据正常像元和异常像元数量和灰度特征的差异,以随机图像序列作为输入数据,使用OCSVM建立单一类别的像元分类模型,灰度变化的像元归为一类,其他像元不属于此类。由于随机图像序列的滚动更新,OCSVM模型及支持向量也随之更新。统计支持向量的频次,高频次支持向量对应的像元聚为一类,即为异常像元。以320256中波红外图像序列为例,说明了OCSVM模型进行盲元检测的过程,检测结果与黑体定标的结果一致。基于随机场景和OCSVM模型的盲元检测方法摆脱了定标黑体的约束,提高了盲元检测的灵活性。