红外焦平面阵列的非均匀性仿真方法研究

在研究红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array, IRFPA)非均匀性校正算法的过程中, 需要通过仿真获取大量带有非均匀性信息的目标图像。根据IRFPA非均匀性的产生机 理,分别建立了探测元非均匀性、读出电路非均匀性和漂移噪声的数学模型,并利用这些 模型在理想图像上分别叠加了这三部分的非均匀性,最终获取了目标图像。在仿真过程中,假设非均 匀性噪声符合高斯分布,通过设置模型系数使其具有不同的均值和方差,可以实现 不同程度的非均匀性仿真。由于考虑了漂移噪声,本文方法的仿真结果更为符合实际情况。     

红外动态景像仿真中探测器效应的研究

本文结合中国科学院知识创新课题-"红外凝视成像系统分析、测试模型研究",着重分析了焦平面探测器对红外仿真图像造成的影响,建立了相应的数学模型.分别对探测器的时空采样、非均匀性和各种噪声影响进行了详细的讨论.大大提高了红外仿真图像的真实性和可靠性,现已很好地服务于后续信号处理与评价系统.     

一种降低高灵敏度热红外成像条纹噪声的方法

高灵敏度热红外成像系统的灵敏度是最重要的指标。经过简单非均匀性校正的红外图像已不能满足高灵敏度场合的需要,需要后续对红外图像条纹噪声进行处理,以提高红外图像的灵敏度水平。为了进一步提高热红外成像系统的应用效果,全面分析了系统的图像噪声模型,提出并实施了一种基于硬件系统的条纹噪声去除方法,通过一套自行研制的制冷型热红外成像系统的实测数据实际验证了提出方法的实际效果,由非均匀性噪声引起的NETD从26 m K降到19 m K。     

非致冷红外焦平面的噪声分析与非均匀性校正研究

非致冷红外焦平面阵列探测器具备体积小、无需致冷的优点,具有广泛的应用前景.然而非均匀性问题一直是制约其应用的根本原因,也是目前红外热成像研究的热点.论文通过分析实际的红外图像噪声特性,从图像恢复的角度,提出非均匀性校正的具体方案,并比较这两种图像恢复方案的实际效果,最后指出红外图像非均匀性校正算法的研究和发展的可能方向.     

基于图像分割和配准的红外焦平面阵列非均匀校正算法

在目标成像跟踪和制导领域,存在大量由缓慢移动背景和相对背景运动的点目标构成的红外图像序列,传统的基于场景的红外焦平面非均匀校正算法在解决此类图像中存在困难。提出了基于图像分割和配准的红外焦平面非均匀校正算法(简称S—R算法),通过将图像背景和运动点目标分离,利用图像配准的方法完成图像背景的非均匀校正和点目标位置处错误固定噪声参数的补偿,最终完成整个焦平面探测单元固定噪声参数的估计,从而有效解决了这类红外图像序列的非均匀校正问题。S—R算法具有噪声参数估计精度高、收敛速度快和计算复杂度低等优点。文中最后用仿真数据对上述结论进行验证。     

红外图像非均匀性校正高通滤波算法的改进

红外焦平面阵列的非均匀性噪声是制约红外成像质量的主要因素。本文通过分析多种均匀性校正的方法,提出了一种时域高通滤波法的改进,在这种方法中增加了一个调节因子口,目的是为了调节系统的截止频率,选择合适的调节因子能够尽可能校正焦平面阵列的非均匀性。另外考虑到噪声的空域特性,建立了差图像Eij（n）,用于替换噪声图像xij（n）。实验仿真通过图像的空间标准差证明,新算法具有较好的校正效果。     

基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性校正技术

红外焦平面成像系统是红外成像技术发展的趋势,焦平面阵列的非均匀性校正技术是一项正在探索的关键技术。在分析了红外成像系统非均匀性的产生机理及表现特征的基础上,介绍了红外焦平面阵列非均匀性校正的基本方法;基于TMS320C62x DSP为核心的系统硬件平台,采用两点多段的方法,完成了红外图像非均匀性的实时校正;最后给出了实验结果,验证了本系统能够满足红外焦平面成像系统的要求,具有实时性好、实用性强的特点。     

基于全卷积网络的红外图像非均匀性校正算法

针对红外成像系统在经过两点校正后,随时间漂移仍然会出现的非均匀性噪声,提出一种基于全卷积深度学习网络的红外图像非均匀性校正算法,使用子网络与主网络相结合的方式进行非均匀性校正.该算法设计了非均匀性等级估计子网络,将含有非均匀性噪声的红外图像输入子网络后,输出非均匀性等级估计图,并和待校正红外图像一并输入校正主网络.子网...     

一种基于场景的非均匀校正算法

提出了一种基于场景的非均匀校正算法,它不仅可以消除红外焦平面阵列响应特性的 非均匀性,还可以补偿其漂移。建立了一个包含漂移因素的红外焦平面探测器响应模型,该模型构成了算法的基础。非均匀校正算法分两步执行:首先执行初步非均匀校正消除大部分的非均匀性,然后利用运动场景形成的红外图像序列来补偿响应特性的漂移噪声。场景运动估计是本算法的关键,块匹配方法被介绍来实现准确地运动估计。真实的红外图像数据说明了该算法的有效性。     

红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型

 非均匀性校正是红外焦平面阵列成像质量提高的关键,在现有一元线性理论模型局限下,红外焦平面阵列成像非均匀性校正难以获得校正精度的提高.本文通过红外焦平面阵列探测器成像机理及其成像过程理论分析,推导了影响探测器响应及其非均匀性的主要因素,首次建立了红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型,通过实验测试及其统计分析验证了理论模型.该模型能在较宽红外辐射和环境温度范围内准确预测红外焦平面阵列响应曲线及其非均匀性,比原一元线性理论模型更全面准确地描述了红外成像非均匀性影响因素及探测器响应关系.     

基于两点法的实用FPA非均匀性校正系统

红外焦平面器件的非均匀性已经成为制约红外成像质量的主要问题,通过对凝视型和扫描型FPA器件成像特点的分析,综合几种校正技术,认为两点法是目前最实用的处理方法.本文从探测器数据采集、校正处理以及应用出发,搭建了实用的FPA非均匀性校正系统,实验证明该系统满足了实际应用要求.     

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。     

512×6TDI长波红外探测器成像系统参数测试研究

长波红外成像系统以512×6 TDI探测器为核心器件,联合旋转扫描镜转动实现大范围场景观测.参考红外焦平面阵列测试的国家标准GB/T17444-2013,对512×6 TDI长波红外探测器成像系统的主要性能参数进行测试.测试参数包括响应率、响应率不均匀性、噪声电压、噪声等效温差、有效像元率、动态范围等.介绍了各个参数的测试方法,总结参数测试的顺序流程,研究了不同的测试条件对测试结果的影响.参数测试中利用Matlab软件进行数据处理分析,为了使测试方法具有更好的扩展性和移植性,在软件编程时应注意模块化、可视化设计.文章还探讨了将参数测试算法模块嵌入成像系统的图像采集设备中进行在线自动化测试的可行性.     

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。     

电阻阵列非均匀测试与校正方法研究

红外图像生成技术是构建红外成像半实物仿真系统的关键技术之一,其中作为投射器件的电阻阵列一直以来是研究的热点,它存在非均匀性的固有不足。作为非均匀校正的测试手段,稀疏网格法和全屏测试法很早就已被国外研究者提出,取得了良好的校正效果。近来,随着我国电阻阵列研发脚步的跟进,校正方法也不断更新。本文针对国产电阻阵列响应曲线的特性,介绍分析了逆稀疏网格法并提出一种简化的校正流程。同时,针对数据处理方式的不同改进了插值校正方法,继而对比验证了两种校正方法,有效提升校正精度。     

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。     

CMOS读出电路中的噪声及抑制

CMOS读出电路中的噪声严重地制约了读出电路的动态范围,进而影响到焦平面阵列甚至成像系统的性能.文章对读出电路中KTC噪声、1/f噪声以及固定图形噪声的成因及抑制技术进行了分析和讨论,并给出了仿真结果.     

白天观星红外星图噪声抑制算法

单点噪声和条纹非均匀性噪声是白天观星红外星图中的两种典型噪声,严重影响了星图识别的后续处理。针对两种噪声产生的原因和特点,提出改进的单点噪声去噪算法,即用局部窗口遍历扫描全图检测出单点噪声,然后用全局均值进行补偿;又提出列直方图偏移校正算法去除条纹非均匀性噪声,即依据列偏移校正模型,对每列直方图相对于全局直方图的峰值位置偏移进行校正。实验结果表明:所提出的噪声抑制算法对红外星图去噪效果良好,星点目标峰值信噪比可从7.4提高到12.8,并且算法计算简单,可以在单帧时间内完成,满足星图实时预处理的应用要求。