基于滑动窗口的红外焦平面阵列盲元检测算法研究

由于红外焦平面阵列成像存在盲元等一系列问题,为了减少盲元对红外图像的干扰,本文提出一种基于滑动窗口的红外焦平面阵列盲元检测算法。对像元进行加窗并计算其中的均值中值以及一级梯度等数值,再进行加权计算并设定阈值与原像元对比进行盲元检测,最后使用局部中值滤波算法进行盲元补偿。仿真结果表明此种方法可以有效地检测盲元,拥有比较好的盲元补偿结果,有效地改善了红外焦平面阵列成像质量。     

一种提高红外焦平面阵列盲元检测精度的方法

针对红外成像系统在条纹噪声和非均匀性噪声干扰下盲元检测精度差的问题,提出了一种将小波滤波和“3σ”原则相结合的盲元检测新方法。首先用小波变换对含有条纹噪声和非均匀性噪声的图像进行预处理,再用“3σ”原则对其进行盲元检测。仿真结果表明该方法消除了噪声对盲元检测的影响,有效地解决了“3σ”原则检测精度低的问题。     

红外焦平面阵列盲元检测及补偿算法

为了消除非制冷红外焦平面阵列图像盲元、改善成像质量,利用红外焦平面阵列盲元相应特性和相邻像元的相关性,提出了一种基于阈值+相邻像元检测及加窗中值补偿算法。结果表明,阈值+相邻元检测算法实现盲元误检率低、快速查找等优点;利用加窗中值的盲元补偿算法,可以使盲元图像得到明显改善,保持图像信息的完整性,同时,算法易于硬件实现。     

基于多方向小波提升IRFPA盲元检测精度方法

红外焦平面成像质量受材料生长及器件制备工艺的影响,易出现盲元、条纹噪声等缺陷。条纹噪声经常会导致盲元的检测偏差,准确的盲元检测对于后续图像处理具有重要意义。利用双密度双树复数小波分解的多方向性小波系数,结合广义高斯分布将高频小波系数按照对条纹噪声影响程度分别赋予不同权值并进行单支重构,消除了条纹噪声对盲元检测的影响,得到初步干净的预处理图像,进而对预处理图像运用3准则进行盲元检测。通过短波HgCdTe红外焦平面成像的实践验证,该方法对具有条纹噪声特征的红外图像盲元检测更加准确。     

一种改进的红外焦平面阵列盲元检测算法

红外探测器受材料和工艺限制存在盲元,降低了红外成像系统的图像质量,影响目标检测系统的检测概率和虚警率。有效、实时检测盲元并进行补偿至关重要。本文根据盲元在图像中与周围点的奇异性,利用图像目标检测的方法进行盲元检测;同时利用盲元的时间特性,将盲元与图像中的点目标区分开;最终实现高检测率,低虚检率的有效盲元检测算法。     

基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿算法

针对红外焦平面阵列元响应的盲元产生机理,提出了一种基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿方法.该方法首先以多帧补偿找出闪烁盲元,再对累加图像的某一像元为中心进行加窗,计算加窗后的均值与标准差,然后通过比较窗口中心像元灰度与均值的偏差是否大于3倍标准差来判断其是否为盲元.再通过滑动窗口的中值查找法来对盲元进行补偿.仿真结果表明,该方法查找速度快、定位准确、补偿效果好,是一种比较实用的盲元检测与补偿方法.     

阿尔法滤波自适应红外去盲元算法及硬件实现

为了解决红外焦平面阵列盲元问题对红外图像质量的影响,提出一种针对动态场景下的阿尔法滤波加时域累积去盲元算法,并对其进行硬件实现。通过阿尔法滤波获取图像估计,在单帧盲元分布判断上加入窗口均匀判断机制来防止图像边缘误检,采用时域累积的方法确定最终盲元分布并进行盲元补偿。在FPGA硬件实现上采用流水线结构提高处理实时性,采用多次时域累积迭代的方法提高盲元检测效果。通过软硬件实现验证该算法的有效性。相比其他时域累积方法能有效防止边缘过检。因此该硬件实现方法可以应用到实际红外成像系统进行实时处理,在长时间的时域累积中会有更好的盲元检测效果。     

基于两点参数及自适应窗口的实时盲元检测和补偿技术

在红外焦平面(IRFPA)成像系统中,盲元检测和补偿是红外成像过程中必不可少的一步。针对FPGA,提出一种基于两点参数的简化型3盲元检测算法,并介绍了自适应窗口盲元补偿算法。该算法通过分析两点参数矩阵的分布情况,以3为基准裁定盲元;再在自适应窗口中补偿盲元,优化了补偿结果。具体介绍了硬件功能结构和算法关键数据流的设计。仿真和实际场景实验结果表明该算法对盲元能做到精确检测和有效补偿,且速度快和资源省,能在硬件上完整地实现。     

基于模糊中值的IRFPA自适应盲元检测与补偿

红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元既包括因材料与制造工艺的缺陷而导致的固定盲元,也包括因环境温度的漂移而出现的随机盲元.基于场景的盲元检测与补偿算法是去除这两种盲元,提高IRFPA 成像质量的有效手段.针对目前滤波类场景检测算法无法有效区分弱小点目标和随机盲元的缺陷,重点研究了随机盲元的响应特性和噪声特性,并提出了一种基于模糊中值与时域累积的盲元自适应检测与补偿算法.首先利用模糊中值滤波器从场景中提取出潜在的盲元,并通过多帧累积确定固定盲元和随机盲元的正确分布,最后对盲元进行实时补偿.实验结果证明:该算法可以有效地实现对盲元的校正,同时避免对弱小点目标的误判别.     

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大.在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础.     

热红外高光谱成像仪光谱匹配盲元检测算法

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。     

基于一类支持向量机的盲元检测方法

利用无监督学习的一类支持向量机（One Class Support Vector Machine,OCSVM）和随机场景图像序列,构造滚动更新的像元分类模型,实现红外焦平面盲元的在线检测。根据正常像元和异常像元数量和灰度特征的差异,以随机图像序列作为输入数据,使用OCSVM建立单一类别的像元分类模型,灰度变化的像元归为一类,其他像元不属于此类。由于随机图像序列的滚动更新,OCSVM模型及支持向量也随之更新。统计支持向量的频次,高频次支持向量对应的像元聚为一类,即为异常像元。以320256中波红外图像序列为例,说明了OCSVM模型进行盲元检测的过程,检测结果与黑体定标的结果一致。基于随机场景和OCSVM模型的盲元检测方法摆脱了定标黑体的约束,提高了盲元检测的灵活性。     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

双色中波红外成像融合技术的研究进展

双色中波红外成像是红外多波段探测研究的重要分支,以双色中波成像及其图像处理为线索,按照"探测—成像—融合"的思路,从双色中波探测器研制、探测成像应用、成像特性分析和图像融合4个方面分析了双色中波红外成像融合技术的研究现状,指出了双色中波图像融合研究中存在的问题及其原因,提出了在双色中波红外图像差异特征形成机理研究基础上,探索差异特征驱动的多级融合方法、融合工程化及建立新的图像融合评价方法的发展思路。     

工业相机自热引起像点漂移模型与补偿方法

In order to reduce the influence of temperature on the image point coordinates of industrial cameras in visual measurement, the image point drift caused by the self-heating of the camera was studied, and a compensation method for the thermal image point drift of industrial cameras was proposed. The finite element simulation analysis of the industrial camera model through Ansys Workbench shows that the self-heating of the industrial camera will cause the imaging optical path change and sensor expansion change, quantitatively the influence of the optical path change and sensor expansion on the image point coordinates was analyzed, and the image point drift compensation model was established. A large number of experiments have shown that the image point drift error compensated by the model is reduced from 0.4-0.6 pixel to 0.1-0.2 pixel, which is equivalent to the image point drift suppression effect achieved by hardware thermal control. However, compared with the thermal control device, the method of using the model for compensation has obvious advantages of simple structure and low cost. The temperature compensation model proposed in this research provides a theoretical basis for reducing the image point drift error caused by the self-heating of the camera in the visual measurement.     

中波1 280×1 024红外成像组件设计（特邀）

随着红外器件和成像技术的不断发展,各种夜视系统对百万像素的中波红外成像组件的需求越来越多。基于国产15 μm 1280×1024中波HgCdTe探测器,以探测器和杜瓦自身包络为基准,突破小体积、轻量化、一体化设计,研制出了紧凑型双FPGA处理平台的百万像素中波红外成像机芯组件,组件尺寸155 mm×95 mm×95 mm,质量为1400 g,支持SDI、Cameralink接口输出;在该平台上实现盲元替换、非均匀校正、降噪、细节增强、动态范围压缩、局部增强等实时图像处理算法,针对传统的红外成像算法提出了基于残差的非均匀校正算法与自适应局部增强算法,提升组件的成像性能。测试试验表明:组件实时输出分辨率为1280×1024像素的高质量低噪声的红外图像,噪声等效温差（NETD）<30 mK,组件满足高温60 ℃,低温?40 ℃工作要求,组件所采用的改进处理算法,最终输出图像提升明显。     

一种新的红外焦平面阵列盲元处理算法

为了有效检测和补偿红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元,提出一种IRFPA盲元即时处理的新算法。该算法利用红外系统实时成像过程中盲元与有效像元的窗口响应率存在的显著差异性,实现盲元的快速检测;依据图像信息的时空相关性实现盲元的在线补偿。最后给出了盲元处理的硬件实现过程。实验结果表明:该算法流程简单,通用性强,能够对系统工作过程中随机出现的盲元进行即时检测和补偿,在实际工程中具有较大的应用价值。     

基于子块运动补偿的运动目标检测

鱼眼相机成像视角大,获得信息丰富,在车载应用中具有广阔应用前景.本文提出了一种适用于移动单目鱼眼相机的运动目标检测方法.首先,提出一种子块运动补偿模型补偿图像背景运动,解决了现有运动补偿模型对强视差背景补偿效果不好的问题.其次,在子块运动补偿模型参数求解时,通过引入自车运动参数简化模型参数个数,并结合直接方法求解,避免了传统基于特征点匹配方法求解参数时易受误匹配特征点影响的问题.然后,针对鱼眼相机的成像形变问题,本文提出了一种三平面校正方法获取鱼眼图像的子块运动补偿图像.最后,利用鱼眼图像的子块运动补偿图像和真实拍摄图像的差异信息实现运动目标检测.多种测试场景下的实验结果表明了本文方法的有效性.     

基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法

在海事搜救过程中,机载红外相机拍摄的红外图像由于直升机振动、气流扰动、高速飞行以及红外相机摆扫等因素,严重影响图像质量.根据直升机载红外相机成像特点,提出了一种基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法.该方法首先分析了成像过程中的噪声分布,并对噪声进行预处理,再根据稀疏表达理论,用图像边缘的稀疏先验信息指导点扩散函数复原,接着通过非盲复原方法得到目标图像,将目标图像作为下一次迭代的输入图像,如此循环迭代得到清晰图像.最后,对仿真模糊图像和实拍模糊图像进行了复原实验.实验结果表明这种方法能有效改善图像质量,并且在处理实拍运动模糊图像时,相比其他复原方法效果更好.