红外焦平面阵列非均匀性嵌入式实时校正技术

红外焦平面阵列（IRFPA）成像是当今红外成像技术发展的主流方向,然而IRFPA特有的非均匀性严重地限制了系统的成像质量。针对红外焦平面阵列在进行非均匀性校正中所涉及的运算量和数据量庞大、实时处理难于实现的特点,本文提出采用高速TMS320C6000系列DSP为核心的嵌入式硬件系统,结合分段线性和分段二次多项式算法,阐述了硬件设计和实现步骤,并给出实验结果,结果表明本系统完全满足实时高精度校正的要求。     

利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正

实时非均匀性校正是红外成像的一项关键技术。根据红外焦平面阵列探测元光谱响应的特点和基于参照源的两点温标非均匀性校正理论，提出一种利用FPGA硬件实现红外焦平面阵列实时非均匀性两点校正的新方法。该方法动态范围大、处理速度快，适用于红外成像系统实时图像处理场合。仿真和实验结果证明是可行的。     

非均匀校正技术算法分析与实时系统设计

为获得良好的红外焦平面阵列非均匀校正效果,讨论了非均匀性的来源、噪声类型和目前基于定标,基于场景的常用非均匀校正方法.对修正的时域高通滤波、改进的神经元网络等利用场景信息来估计探测器参数的校正算法进行了仿真效果和实时性能的分析与评价.同时设计了一种以TMS320DM642为处理核心的小型低功耗DSP硬件系统平台,描述了系统流程和实时实现策略,为红外焦平面系统提供了一条有效的实现路径.     

红外焦平面阵列非均匀性非线性校正新方法

针对红外焦平面阵列非均匀性线性校正方法存在较大误差,而考虑非线性响应的校正算法又过于复杂,难于在实际工程中获得运用等难题,本丈提出一种易于硬件实时处理、校正精度较高的红外焦平面阵列非均匀性非线性校正新方法.在介绍非线性校正新方法原理的基础上,推导出其数学模型,并给出实验结果.实验结果表明该校正方法的校正精度达到1.2%,校正过程中需要存储的参数仅为4个/1象素,易于硬件实现实时校正.     

一种新的红外焦平面器件非均匀性自适应校正算法

红外焦平面阵列（IRFPA）器件普遍存在着响应度的非均匀性问题,而且这种非均匀性随时间和环境改变会发生缓慢变化,目前常用的一次性校正算法不能适应这种变化,同时由于图像场景的多样性,现有的统计校正算法也存在着一定的适应性问题。本文结合图像运动分析中的光流技术,提出了一种新的基于场景的连续校正算法,该算法具有较好的自适应性能。     

制冷红外焦平面阵列响应特性的研究

文章分析了制冷红外焦平面阵列（IRFPA）的响应模型及响应特性,利用恒温黑体采集某320＊256长波红外焦平面阵列在不同辐射下的响应数据得到其非线性响应曲线,然后讨论分析响应曲线,在实际应用中划分不同的线性响应段,通过调整合适的积分时间结合两点温度定标法对图像的非均匀性进行线性校正,效果良好。     

基于维纳滤波的红外焦平面非均匀性校正算法

针对焦平面阵列上各探测单元光电响应的非均匀性,本文使用了维纳滤波技术来实现红外焦平面阵列非均匀校正.该方法首先根据实际情况确定一个输出延迟,然后采用维纳滤波并借助前后帧信息对当前帧进行多次估计,最后取其均值作为此帧的最终校正结果.文中使用了真实红外图像对算法性能进行验证,由于能够充分利用过去和将来的场景信息,因而本算法可以有效地去除原图像上的固定图案噪声.     

改进的基于卡尔曼滤波的非均匀性校正算法

本文研究的对象是针对红外焦平面阵列探测单元响应的非线性对非均匀性校正精度的影响,提出了改进的基于卡尔曼滤波的非均匀性校正算法.该算法的研究方法是采用探测器响应的分段线性模型,对基于卡尔曼滤波器非均匀性校正算法进行扩展和改进,其结果能有效地克服红外焦平面阵列探测单元响应特性的非线性对校正精度的影响.实验结论表明,改进后的算法在一定程度上解决了探测器偏置和增益随时间漂移以及响应非线性影响非均匀性校正性能的问题,获得了较好的非均匀性校正效果.     

基于边缘检测的神经网络非均匀性校正及硬件实现

红外焦平面探测器的非均匀性校正技术仍然是当前红外热成像系统重点研究的关键技术之一。相对定标类算法,基于场景非均匀性校正根据场景进行非均匀参数更新,不需要使用挡板遮挡视场。本文介绍传统神经网络非均匀性校正算法及加快收敛速度的改进措施,引入边缘检测方法来克服传统神经网络算法的鬼影问题。文中阐述的方法已在以TMS320DM643为处理核心DSP硬件处理平台上实现,取得了较好的校正效果。     

一种改进的红外焦平面非均匀性校正算法

针对红外焦平面探测器现有非均匀性校正算法在实际应用中存在的问题,结合实际系统的开发,提出了一种改进算法——一点加两点校正算法。先求两点校正算法的校正增益和校正偏置,再求一点校正算法的校正偏置,求取一点校正算法的偏置参数时的图像数据来自前面求得的两点校正之后的数据,即最后的校正结果是两点校正后的再校正。理论分析和应用表明该算法与目前流行的算法相比具有实时性好、误差小、处理效果好等特点。     

基于NIOSII的红外图像实时非均匀性校正

实时红外图像非均匀性校正是红外热成像系统的基础.采用Altera公司的NIOSII嵌入式软核CPU技术,提出了一种基于非线性拟合的实时校正方法以及利用FPGA为核心的硬件实现途径.针对校正中耗时的算法用FPGA中模块完成,采用NIOSII处理器的自定制指令,使FPGA的并行性和DSP的灵活性完美结合在一起,极大的提高了系统的性能.该方法动态范围大,系统仅采用一片FPGA芯片,使得系统小型化成为可能.介绍了硬件电路的原理图以及工作过程并给出实验结果.实验证明了这种方法的优越性,并取得了满意的实验结果.     

Solution for the nonuniformity correction of infrared focal plane arrays

Based on the S-curve model of the detector response of infrared focal plan arrays (IRFPAs), an improved two-point correction algorithm is presented. The algorithm first transforms the nonlinear image data into linear data and then uses the normal two-point algorithm to correct the linear data. The algorithm can effectively overcome the influence of nonlinearity of the detector's response, and it enlarges the correction precision and the dynamic range of the response. A real-time imaging-signal-processing system for IRFPAs that is based on a digital signal processor and field-programmable gate arrays is also presented. The nonuniformity correction capability of the presented solution is validated by experimental imaging procedures of a 128 x 128 pixel IRFPA camera prototype.     

微型节流制冷器最新应用

微型节流制冷器在红外夜视装备系统中占有十分重要的地位，本文介绍了用于红外焦平面探测器的微型节流制冷器的研制情况，产提出了微型节流制冷器在工程运用中所急需解决的几个关键技术。     

Line–plane-switching infrared bundle for push-broom sensing fiber imaging

We reported line–plane-switching infrared (IR) fiber bundle with high-resolution of 0.027 μm⁻¹, small numerical aperture (NA) of 0.20 (±0.02), high filling-factor, and bending radius of around 5.0 mm, i.e. extremely good flexibility. This fiber bundle is made from chalcogenide glass fibers, possessing core (As₄₀S₅₈Se₂) of 45 μm, cladding (As₄₀S₆₀) of 50 μm, and error of 1% in diameter. Based on the lens used to demonstrate IR push-broom imaging, the format of matching fiber bundle we chose is 64 × 9 in system to implement 192 × 3 format linear array imaging. By principle-demonstrating system incorporated this fiber bundle coupled with small scale Infrared Focal Plane Array (IRFPA), wide-field and long-array IR push-broom image was successfully demonstrated.     

Characterization of plasma sprayed coatings using thermal wave infrared video imaging

A pulsed (time-domain) thermal wave infrared video imaging technique, using an IR camera, a video image processor, and a flash lamp, is described. This system is applied to the imaging of interfacial defects in plasma sprayed coatings on metallic substrates. Results are compared with the conventional point-scanned cw infrared thermal wave imaging technique.     

IRFPA的响应特性及新的非均匀校正算法

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入射辐射、积分时间的关系,指出了实际工程中常用的两点黑体辐射定标校正算法的本质在于利用高低温时不同的响应数据计算增益系数与偏置系数.与此相类似,通过调整积分时间也能得到不同的响应数据,因此提出基于积分时间调整的校正算法,利用不同积分时间下的响应数据计算校正时所需的增益系数与偏置系数.实验结果表明,选择合适的积分时间个数后,新方法校正效果优良,可完全用于工程应用,并可克服黑体定标校正算法的不足.     

Infrared microspectroscopic imaging using a large radius germanium internal reflection element and a focal plane array detector

Previously, we established the ability to collect infrared microspectroscopic images of large areas using a large radius hemisphere internal reflection element (IRE) with both a single point and a linear array detector. In this paper, preliminary work in applying this same method to a focal plane array (FPA) infrared imaging system is demonstrated. Mosaic tile imaging using a large radius germanium hemispherical IRE on a FPA Fourier transform infrared microscope imaging system can be used to image samples nearly 1.5 mm x 2 mm in size. A polymer film with a metal mask is imaged using this method for comparison to previous work. Images of hair and skin samples are presented, highlighting the complexity of this method. Comparisons are made between the linear array and FPA methods.