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.     

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.     

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.     

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。     

基于读出电路结构的红外焦平面图像非均匀校正算法

为了改善基于图像配准的红外焦平面迭代非均匀校正算法的性能,在此基础上提出了一种新的红外焦平面图像非均匀校正算法.首先分析了真实图像的噪声规律,利用红外焦平面的读出电路结构特性建立了噪声模型.而后分两部分对算法原理进行分析,最后用仿真数据对算法的有效性给予了验证.通过与其他算法的校正结果比较,证实该算法具有收敛速度快、计算复杂度低,数据存储量小等优点.     

基于MAPES的非均匀多基线SAR三维成像算法

多基线合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过在高度方向上的多次重复飞行形成了对目标观测的高度向合成孔径,具有高度向分辨能力,能够实现对目标的三维成像.本文针对各条轨迹非等间隔分布的多基线SAR数据,提出了基于缺失数据向量幅度和相位估计(Missing-data Amplitude and Phase Estimation,MAPES)的非均匀多基线SAR的三维成像算法.根据多基线SAR三维成像的信号模型和基于谱估计的三维成像原理,引人MAPES算法对非均匀采样的目标高度向观测数据进行空间谱估计,实现对目标的高程成像,从而得到了基于MAPES算法的非均匀多基线SAR三维成像处理流程.使用MAPES算法对非均匀多基线SAR的仿真数据和微波暗室数据进行了三维成像实验.     

基于非停走停及方位非均匀采样的多接收阵合成孔径声纳CS成像算法

针对采用多接收阵技术的合成孔径声纳(SAS)成像中普遍存在的不满足停走停假设和方位向采样非均匀等问题,在深入分析了停走停假设和方位向的非均匀采样对成像造成影响的基础上,给出一种可用于方位向非均匀采样多接收阵合成孔径声纳的chirp scaling (CS)成像算法,它较为精确地补偿了非停走停模式带来的相位误差,因而适用于宽测绘带远距离SAS成像.仿真和试验均证明了该方法的有效性.     

High Resolution SAR Image Algorithm with Sample Length Constraints for the Range Direction

The traditional Range Doppler (RD) algorithm is unable to meet practical needs owing to the limit of resolution. The order of fractional Fourier Transform (FrFT) and the length of sampling signals affect SAR imaging performance when FrFT is applied to RD algorithm. To overcome the above shortcomings, the purpose of this paper is to propose a high-resolution SAR image algorithm by using the optimal order of FrFT and the sample length constraints for the range direction. The expression of the optimal order of SAR range signals via FrFT is deduced in detail. The initial sample length and its constraints are proposed to obtain the best sample length of SAR range signals. Experimental results demonstrate that, when the range sampling-length changes in a certain interval, the best sampling-length will be obtained, which the best values of the range resolution, PSLR and ISLR, will be derived respectively. Compared with traditional RD algorithm, the main-lobe width of the peak-point target of the proposed algorithm is narrow in the range direction. While the peak amplitude of the first side-lobe is reduced significantly, those of other side-lobes also drop in various degrees.