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.     

红外探测器非均匀性校正系统研制

分析了红外焦平面阵列（IRFPA）基于定标的非均匀性校正算法和基于场景的非均匀性校正算法的优势和不足。针对红外焦平面阵列二元非线性的非均匀性理论模型这一特点,提出了一种基于S曲线拟合的校正算法。利用FLIR公司的长波非制冷红外探测器进行信号采集,建立了焦平面探测元的响应模型。描述了基于FLIR长波非制冷红外探测器在FPGA平台的处理流程,并实现了S曲线校正算法,提高了红外图像的质量。实验表明,经过S曲线拟合校正处理,减弱了红外图像的条纹噪声,使IRFPA组件的非均匀性从6.45%降低至2.06%。     

红外焦平面阵列非线性响应仿真

通过对红外焦平面阵列非均匀性产生原因的分析和总结,考虑了红外焦平面阵列各探测元问的空间相关性,在空间无关的红外焦平面阵列非线性响应模型的基础上,建立了基于空间相关性的红外焦平面阵列响应模型.用以线性响应模型为基础的非均匀性两点校正法对仿真结果进行了初步验证,仿真结果表明:校正以后非均匀性明显下降,但仍剩余的非均匀性与红外焦平面阵列的理想化响应模型以及基于各探测元问是互相独立不相关假设下的非线性响应模型相比,基于空间相关性的红外焦平面阵列非线性响应模型更为科学、客观,也更接近真实的红外焦平面探测器成像.     

基于环境温度的红外焦平面阵列非均匀性校正

分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响,提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集,根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后,利用该模型进行非均匀性校正.实验表明,算法能在较宽的环境温度范围,准确预测焦平面探测单元的响应,有效提高了非均匀性校正的精度.     

利用CPLD实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正

红外焦平面阵列响应的非均匀性严重限制了红外系统的成像质量,必须在使用时对其进行非均匀性校正.以两点校正方法为例,利用CPLD的高速性和灵活的可编程性,对红外焦平面阵列进行实时非均匀性校正.实验结果表明利用CPLD实现的红外焦平面阵列的非均匀性校正方法简单、效果理想.     

基于函数拟合的IRFPA非均匀性校正及其FPGA实现

结合红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性校正的工程实际,设计了基于函数拟合的校正算法,采用大容量高速现场可编程门阵列(FPGA)器件,实现了该非均匀性校正系统,它能有效适应红外焦平面阵列器件响应特性的大动态范围和非线性,具有体积小、运算速度快和校正精度高等优点,为红外焦平面阵列非均匀性校正开辟了一条新的技术改造途径.     

非制冷红外焦平面阵列的非均匀性校正及其实现

针对基于氧化钒(VOx)的非制冷红外焦平面阵列,介绍了非制冷红外成像系统的构成及其原理,并根据焦平面阵列及其读出电路的特点,给出了相应的非均匀性校正及其FPGA设计的实现。     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320×240非制冷红外焦平面阵列(UFPA)的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件(FPGA)产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理(DSP)技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正.实验及仿真结果表明:FPGA可产生焦平面阵列所需时序,DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好.     

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320-240非制冷红外焦平面阵列（UFPA）的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件（FPGA）产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理（DSP）技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正。实验及仿真结果表明：FPGA可产生焦平面阵列所需时序。DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好。     

红外焦平面阵列非均匀性校正精度的研究

定标校正法是目前人们实际使用较多的一种红外焦平面阵列非均匀性校正方法。该方法采用的算法简单,易于用硬件实时实现,但也存在校正精度低的缺点,针对这一不足,首先通过实验得到了红外焦平面探测器的实际非线性响应曲线,然后在此基础上进一步分析了定标点的数量及选取对红外焦平面阵列非均匀性校正精度的影响,为提高定标校正法的校正精度提供了依据。     

多点标定的自适应非均匀性校正方法

为了实现对红外焦平面阵列(IRFPA)获取图像的实时高精度非均匀校正,提出了一种基于多点标定的自适应非均匀性校正算法,该算法假定在环境温度变化时,校正后输出图像数据的差值与已标定的数据存在线性关系,对其进行分块并配对,采用最小二乘法,以平方和最小为准则,自适应修正校正系数,以达到实时调整非均匀校正的校正系数,对环境温度变化引起的非均匀性进行补偿的目的.实验结果表明,该方法既提高了非均匀性校正的精度又能满足实时性要求,可广泛应用于光电火控、红外成像制导等对实时性和成像质量均有较高要求的应用场合.     

Improved Non-uniformity Correction Method for Uncooled Microbolometer

The uncooled microbolometer has a severe temperature requirement for non-uniformity correction. An improved two-point non-uniformity correction method is proposed, which can operate in wider uniform substrate temperatures. This method can control the bias voltage of MOS transistors by memory and DAC to meet two restrictions about responsivity and offset before traditional two-point calibration is implemented. The simulation results seem that this non-uniformity correction can work at uniform substrate temperature with fluctuant range of 4K.     

星用短波红外成像仪的设计与实现

针对低轨卫星激光通信和大气层短波红外光谱分析的应用需求,设计并研制了一种星用短波红外成像仪。由于低轨卫星系统的抗总剂量辐射能力要求为20kRad(Si)以上,因此,该成像仪选用抗总剂量辐射能力达到20kRad(Si)的InGaAs焦平面探测器;采用宇航级元器件设计相应的时序驱动、温度控制、模数转换、图像传输、遥控遥测等硬件电路模块,组成成像仪硬件部分;应用PID温控算法实现成像仪精准控温,采用非均匀性校正算法和图像增强算法提升成像仪图像质量。经试验验证,研制的短波红外成像仪抗总剂量辐射能力达到25kRad(Si),动态范围大于等于61dB,非均匀性小于等于1.9%,满足低轨卫星短波红外光谱探测的要求。     

红外焦平面非均匀性校正算法研究与实现

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。非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术,虽然现在已经提出多种基于场景的非均匀性校正方法,但是两点校正法因其实时性好,具有实用价值。文中讨论了两点校正法,并分别提出了利用查找表法和用CPLD实现焦平面探测器非均匀性校正的方案。     

红外焦平面条带状非均匀性校正硬件实现方法

红外焦平面阵列条带状非均匀性严重影响了其成像质量,大大限制了它的应用。实现了一种基于FPGA的红外焦平面阵列条带状非均匀性实时校正系统,该系统以中值红外均衡算法为核心,针对算法以及FPGA的特性进行了优化,单帧内可进行条带状非均匀性的校正,硬件仿真结果表明:处理效果显著。系统处理速度快、资源占用量小,可以作为一个独立模块嵌入到红外焦平面成像与处理系统中,实现条带状非均匀性的实时校正,有很高的实用性与可扩展性。     

基于扫描型红外热像仪非均匀性场景校正算法的实现

通过对某扫描型手持红外热像仪非均匀性的分析,建立了相应的非均匀性数学模型,提出了场景校正算法并在DSP中编程实现。算法采用运动估计与递归最小二乘法相结合的方式,实现了对空间非均匀性的实时校正;采用神经网络与最小均方算法结合的方式实现了对两点校正后残留非线性非均匀性的实时补偿。应用效果表明该算法具有很高的工程价值。     

IRFPA两点校正的定标温度选择方法研究及实现

针对非均匀性两点校正方法中精度不足、动态范围小的问题,首先研究焦平面探测器的实际响应模型"S"模型,分析介绍了两点校正算法原理,然后,阐述了黑体定标温度的选择和两点校正方法中的精度、动态范围之间的关系,并提出了基于二分法的定标黑体温度选择方法,最后,在实验中,通过FPGA和DSP硬件电路实现算法功能.实验验证,该方法在...     

红外成像系统响应光谱非均匀性的理论分析

基于黑体标定的非均匀性校正方法在凝视红外成像系统中被广泛应用,但在面对天空背景成像或者高速飞行器上透过高温光学窗口观察常温目标两种情况下,出现了黑体标定不适用的现象。为此通过分析红外成像系统的响应特性,提出了响应光谱非均匀性的概念,指出了黑体标定法具有场景光谱分布依赖的特征。同时,分析了响应光谱非均匀性产生的原理,包括内外两方面原因。内在因素是红外探测器不同像元的量子效率随光谱变化存在差异,外在因素是应用场景的辐射光谱分布与黑体相差较大。在此基础上,给出了解决响应光谱非均匀性的建议。     

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%。     

基于像素级辐射自校准的红外图像非均匀性校正改进方法

红外成像系统中一直存在着非均匀性的问题,针对红外大动态范围成像等任务对改变成像系统积分时间的需要,提出了一种利用像素级辐射自校正技术的可变积分时间的非均匀性校正方法.通过辐射自校正为红外探测器中的每个像元建立辐射响应方程以估计出场景的辐射通量图,利用线性校正模型对辐射通量图进行校正,实现任意积分时间下的非均匀性校正.该...