中波红外探测器辐射定标的简化方法

为了提高红外辐射定标效率,提出了简化的辐射定标方法。首先,提出带有积分时间变量的辐射定标数学模型,通过探测器像元响应灰度值随积分时间的变化曲线以及随黑体辐射亮度的变化曲线确定了辐射定标模型的具体形式,并介绍了模型中各参数的物理意义。接着,在不同环境温度下进行辐射定标实验,绘出辐射定标模型中各未知参数随环境温度的变化曲线,实验结果验证了辐射定标模型的正确性。然后,在这个模型的基础上提出了简化的辐射定标模型,即使用一元线性回归分析方法选择两个定标点,在两个典型的积分时间下采集这两个定标温度点的共四幅图像,经处理即可获取辐射定标模型的各未知参数。最后对通过辐射定标模型计算得到的辐射定标数据与实际定标获取的辐射定标数据进行比较分析。实验结果表明:计算值与定标值之间的误差优于1%。辐射定标模型准确,可以极大地提高辐射定标的效率。     

一点定标与小波变换相结合的红外非均匀校正算法

分析了一点定标,两点定标及小波变换的特点,针对一点定标、两点定标存在的问题,提出了一点定标与小波变换相结合的红外图像非均匀校正算法.利用红外非均匀响应既包括加性噪声又包括乘性噪声的特性,对需要校正的图像先进行一点定标校正去除加性噪声,再通过小波变换对乘性噪声进行处理.并通过实验仿真结果证明该方法的校正精度达到了两点定标校正法的校正精度,可以有效地进行非均匀性校正.     

自适应积分时间改变的红外焦平面非均匀校正方法

基于黑体标定的红外焦平面校正方法,当探测器工作积分时间与校正参数获取时的积分时间不一致时校正效果会变差,究其原因主要是因为像元的响应输出随积分时间呈现一定的非线性,传统黑体定标类的校正方法属于积分时间维度上的单点校正。针对该问题提出了一种自适应积分时间改变的非均匀校正方法,该方法在辐射通量和积分时间两个维度上都进行多点校正,从而有效解决了变积分时间时校正效果变差的问题。另外,该方法直接存储原始黑体标定数据用于校正,不需要存储增益及偏置校正系数。使用局部非均匀性均值作为校正效果的评价方法,该评价方法更能反映校正后残差的局部特性。实验表明,相对于传统方法,该方法能够有效降低积分时间改变时校正后的图像非均匀性,提高了黑体定标类校正方法的工程适用性。     

基于均匀场地的遥感图像相对校正算法研究

受地面均匀场地宽度的限制,使用均匀场地两点相对辐射校正算法,只能对幅宽比较窄的线阵推扫式传感器进行相对校正.提出了一种改进的基于均匀场地的遥感图像相对辐射校正算法,该算法通过在一幅或多幅图像上选取满足亮度要求的区域来计算所选区域内及区域间的相对定标系数,根据区域内和区域间相对定标系数将宽幅线阵推扫式传感器全体探测元的响应相对校正到一致.结果表明:该算法能够实现宽幅线阵推扫式传感器的相对辐射校正,实现简单.校正效果理想.     

考虑积分时间变量的红外系统辐射响应定标

辐射定标是红外系统辐射特性测量的基础。文中采用间接扩展源法对红外系统进行定标,分析了红外焦平面阵列探测元的响应模型以及响应特性与目标黑体辐射、积分时间的关系。提出了采用最小二乘法拟合得到红外焦平面像元响应灰度值对辐射量和积分时间的响应函数的定标算法。通过分析不同环境温度下的响应函数,进一步验证了其有效性。该方法可简化定标过程,节省定标时间。定标方程不仅可用于定量分析辐射定标的影响因素,而且有利于动态范围较大时的辐射测量。     

变积分时间的空间红外相机单点绝对辐射定标法

针对星上多点辐射定标获取方法问题,研究了变积分时间的单点绝对辐射定标方法。首先,根据红外相机响应特性建立了变积分时间的红外成像系统响应模型;其次,分析了变积分时间和变辐射亮度相机响应模型的理论差异,提出了利用星上单点标准变积分时间的红外相机绝对辐射定标方法;最后,结合探测器的光谱响应曲线,分析了变积分时间单点定标法引入的系统误差。实例计算表明:在积分时间为10 ms、温度范围为250～500 K的黑体辐射能量下,对应适当温度的单点标准变积分时间绝对定标方法,引入的最大原理误差可达1.5%。变积分时间的单点绝对定标方法避免了黑体多点定标设计和控制的复杂性,可用于空间红外相机的在轨辐射定标。     

基于改进多项式拟合的红外焦平面非均匀校正方法

两点法是基于定标数据的线性校正方法,其动态范围窄且校正精度差,在应用中难 以完全克服探测器响应的非线性和随时间及环境变化带来的漂移的影响。在分析两点校正法的基础上,提出 了一种多项式拟合与单点校正相结合的改进算法以消除探测器的非均匀性,解决了探测器系数随环境变化产生 漂移的问题。     

一种新的基于SOPC的红外非均匀性校正算法实现

针对SOPC条件下软硬件资源高度整合的特点,在分析传统红外焦平面两点校正算法的基础上提出了一种基于一点再校正的红外非均匀性校正算法,并完成了算法实现.该算法根据实际场景完成对实验室获取校正系数的偏移及盲元修正,使校正系数更符合实际场景,提高了非均匀性校正精度.实测数据表明,该算法及实现方法可以满足实际工程需求.     

资源一号02C PMS传感器在轨场地绝对辐射定标研究

资源一号02C全色/多光谱传感器数据在国民经济建设中有着广泛的应用, 而精确的绝对辐射定标系数决定着其应用的广度与深度。在轨场地定标方法是获取高精度定标系数的有效方法之一。利用敦煌辐射校正场,基于地面同步测量实验,通过两点法对资源一号 02C卫星全色/多光谱传感器进行在轨绝对辐射定标。并使用新疆靶标2012年7月23日实测数据进行定标系数的验证工作。结果表明：利用两点法所得定标系数可靠性高,可满足遥感数据定量化应用的需要。     

红外焦平面探测器响应非线性的测定

提出了一种定量红外焦平面探测器响应非线性的实验方法。通过实验获得探测器输出电压与辐射到光敏元上的辐射通量数据，进而进行曲线拟合，得到了红外探测器的响应非线性曲线——“S型曲线”，并且尝试建立了它的非线性数学模型。基于这种非线性模型，提出了一种新的校正思路——基于光敏元响应非线性的非均匀校正方法。这种校正思路较现有的温度定标校正算法更忠实于光敏元的真实特性，因而能达到更高校正精度。计算机仿真结果表明，根据响应非线性曲线进行校正的精度能提高到两点校正算法的3倍左右。     

基于神经网络的红外焦平面非均匀性自适应校正算法

由于材料、工艺等原因,红外焦平面阵列(IRFPA)各单元普遍存在响应不一致的现象,从而导致IRFPA都存在非均匀性.非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节.本文在研究了传统的基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种改进的基于神经网络的非均匀性自适应校正算法,并对比了传统的基于神经网络的算法和本文算法的校正效果和收敛速度,实验表明本文提出的算法校正效果好,收敛速度快.     

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。     

一种端口间动态场景自适应修正算法研究

在传统的单点校正和两点校正的基础上,提出了一种新的可适应不充分场景变化条件的端口间动态场景自适应修正算法。该算法基于动态场景成像过程中多端口图像数据之间的相关性,使用FPGA+ARM硬件平台,采用实时修正偏置系数的方式,实现多端口图像实时非均匀性校正,解决了定标算法无法根据环境进行自适应调整和场景算法不能进行实时校正的问题。     

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%。     

一种凝视红外成像系统联合非均匀校正算法

随着红外焦平面阵列技术的发展,凝视红外成像系统在很多领域得到了大量的应用,在这些应用中,非均匀性噪声及其校正方法是人们主要关注的一个问题。为了解决这个问题,从凝视红外成像系统非均匀性噪声的来源和频域特性出发,综合考虑了当前几种典型的基于定标和基于场景的非均匀校正算法的优缺点,结合盲元检测和补偿算法,提出了一种联合非均匀校正算法,并进行了实验验证。实验结果表明,该算法能够较好地解决成像系统非均匀性噪声随时间和工作环境漂移的问题,又能够保持较高的精度和收敛速度,具有较大的工程应用价值。     

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.     

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。     

A New Piecewise Approach for Nonuniformity Correction in IRFPA

Considering different detector in IRFPA has different nonlinear response characteristic, a novel piecewise linear connection scheme for nonuniformity correction in IRFPA is proposed in this paper. Comparing to the widely used piecewise linear correction, the proposed scheme tries to find the n-segment piecewise straight-line which strives for going near (not always through) all available calibration points, rather than just passes through some n + 1 calibration points. Since each detector's output is corrected to the expected correction value as near as possible, the new scheme can achieve better NUC performance within the whole calibration range than that of the old one. The comparison experiment with simulated data and real IRFPA infrared data shows that the performance of this approach is more perfect than that of the old piecewise linear algorithm.