红外图像非均匀性校正技术研究

红外图像的非均匀性是制约红外成像系统成像质量的限制性因素。本文对国内外广泛应用的两点校正法进行了原理探讨,并阐述了恒定统计平均法,时域高通滤波器法和神经网络校正法等几种正在实验室大力研究的非均匀性校正技术。     

双边滤波直方图均衡的非均匀性校正算法

针对传统的红外焦平面自适应校正算法存在的目标退化和收敛时间较长等问题,提出了一种融合双边滤波机制的直方图均衡红外焦平面非均匀性自适应校正方法。研究了红外焦平面响应特性,建立红外焦平面阵列响应的统计模型,根据模型首先计算单个像元的时域统计直方图,接着融合双边滤波机制求取邻域像元时域直方图的均值,最后利用该均值直方图均衡完成非均匀性校正。实际应用证明,该算法具有校正精度高、收敛速度快、抑止目标退化能力强的优点。     

红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法研究

在分析红外焦平面阵列非均匀性校正现行算法的基础上,提出了一种具有自适应性能的新算法。该算法以小波变换中的滤波器理论为基础,通过将图像序列在时间域的尺度分解和相庆统计量计算,获得在红外焦平面校正中起影响的偏置和增益系数。模拟实验结果验证了其有效性和先进性。     

红外成像系统非均匀性校正方法的研究

分析了在红外图像处理中的几种校正方法,并对校正后的剩余非均匀性进行了分析,提出了几种有效的减小剩余非均匀性的方法.     

时空域自适应滤波非均匀性校正算法

由于红外焦平面探测器受到制造工艺等限制,图像不可避免地会存在非均匀性。传统神经网络算法会留下“鬼影”的问题,本文改进传统神经网络算法,利用引导滤波图像作为期望模板,防止图像的边缘被滤波器平滑。当场景运动时,通过时域迭代的策略来不断进行非均匀性校正参数的更新。为了抑制算法中常见的鬼影现象,设计了基于空域局部方差和时域场景变化率相结合的自适应学习率,利用前后的校正参数自适应调整阈值。实验仿真表明,本文所提的算法相比于传统算法均方根误差下降45.45%左右,可以在校正图像非均匀性的同时很好地抑制“鬼影”现象。     

基于场景的红外图像非均匀性校正方法综述

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。基于场景的非均匀校正算法通常利用图像序列并依赖帧间运动对焦平面阵列的非均匀性进行校正。本文介绍了恒定范围统计法、Kalman滤波器法和轨迹跟踪法。恒定范围统计法和Kalman滤波器法是利用场景数据自适应的进行非均匀性校正的统计算法；轨迹跟踪法是一种利用图像序列的帧间运动提取其实场景的信息的方法。最后把这三种方法和两点法做了比较。     

基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正

红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,它灵敏度高,探测能力强,但也有其非均匀性较差的缺点。非均匀性校正技术对于红外焦平面阵列的应用起着关键的作用,两点校正算法作为一种实用、高效的校正算法被广泛的应用,它流程简单固定,非常适合用FPGA实现。文章介绍了利用FPGA硬件实现焦平面探测器非均匀性的两点校正算法,并对非均匀性漂移的现象采取了实时修正,部分弥补了两点校正算法的不足,达到了预期效果,满足系统要求。     

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。     

红外焦平面阵列非均匀性自适应校正方法

分析基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正方法中的景物退化和鬼影现象,提出了一种基于边缘约束高斯滤波的红外焦平面阵列非均匀性自适应校正方法。该方法设计了一个边缘约束高斯滤波器来获取理想的估计图像,利用最陡下降法得到计算增益校正因子和偏移量校正因子的迭代公式,并通过迭代步长的自适应控制来增快算法的收敛速度。通过仿真实验和真实红外图像处理对比实验表明:相较于目前已有的方法,该方法在有效抑制景物退化和鬼影现象的同时,较好地去除原始红外图像的固定图案噪声,保留了图像细节信息,提高了图像质量。     

基于校正率的红外焦平面阵列非均匀性校正评估新方法

提出一种新的能对非均匀性校正效果进行定量计算的评估测度“校正率”,并进行了实验验证.校正率以时域噪声为参考标准来衡量图像非均匀特性,不仅可以反映图像显示效果,还可以反映图像测温精度.该方法可用于IRFPA系统的性能评价和非均匀性校正方法校正效果评价,对非均匀性校正的研究具有重要意义.     

基于配准的红外焦平面阵列条纹非均匀性校正

条纹非均匀性是线扫红外焦平面阵列和非制冷凝视型红外焦平面阵列成像系统中一种特殊的固定图案噪声.分析了其产生的原因,提出了一种基于亮度恒定假设和配准的条纹非均匀性校正算法.根据相邻两帧获得亮度均方误差函数,最后通过最小化全局亮度均方误差函数得到全局最优解作为非均匀性校正的参数.实验结果表明,该算法能够在几帧内达到较好的收...     

（英）采用贝叶斯框架的非均匀性校正方法

收敛速度和鬼影是基于场景非均匀性校正技术的一对共性矛盾,两者无法同时达到最优。而本文提出了一种在基于场景非均匀性校正和定标非均匀性校正之间建立桥梁的思路,利用定标法提供的大量先验信息解决收敛速度和鬼影的矛盾问题。贝叶斯框架则是建立该桥梁的最佳工具,本文利用贝叶斯方法计算非均匀性参数的正确概率,用参数正确概率来决定是否使用该组参数进行校正,从而在源头上抑制鬼影。非均匀性参数正确概率由先验概率和观测概率两部分组成。对于先验概率,本文定义了非均匀性的局部同分布约束,并通过定标统计的策略利用该约束构建了先验概率;对于观测概率,本文发现并详细分析了红外焦平面阵列固有的非均匀增益参数空间相关性,利用空间相关性构建了观测概率。最终,通过本文算法对真实和仿真的红外图像序列进行处理,表明该算法在保证高收敛速度前提下,其参数正确概率有效抑制了鬼影,取得了好的处理效果。     

基于匀速扫描黑体的热像仪非均匀性校正

热像仪非均匀性校正是热像仪应用的一个关键技术,常用的方法为基于黑体的热像仪非均匀性校正方法。多次成像法能解决基于黑体的方法受辐射源非均匀影响的问题,但该方法利用多幅热图的相对关系进行校正,在热图坐标下准确定位较为困难。本文基于多次成像法原理,提出了一种基于匀速扫描黑体的非均匀性校正方法,该方法结合了标定类和配准类基于场景的校正方法的优点,通过热像仪扫描读取黑体参考源,利用热像仪不同探测单元对黑体同一场景点响应的差异进行非均匀性评价。相比多次成像法,本文的方法更容易实现且具有更好的抗噪声能力。利用本文的方法对两个热像仪进行非均匀性校正,结果表明确实可以分离黑体非均匀性,但提高了对黑体辐射源和热像仪时间稳定性的要求。     

基于虚拟边框视场光阑的IRFPA自适应非均匀性校正算法

 非均匀性校正是提高红外焦平面阵列成像质量的关键环节.本文提出了一种基于虚拟边框视场光阑的红外非均匀性校正算法.该算法用人工神经网络对边框像元进行初始校正,形成校正虚拟边框,再根据场景信息和帧间位移,将偏置校正参数逐行逐列传递,可消除焦平面阵列全视场响应的偏置非均匀性.由于算法主要基于代数运算,运算量较低,故能根据场景信息自适应地实现快速、高效的一点校正;且不需要对成像系统进行机械结构改造,与传统代数算法相比,适应性更强.真实红外图像与仿真图像对算法的检验结果,证明了方法的有效性.     

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%。     

红外焦平面阵列条纹非均匀性校正方法

条纹非均匀性是线扫红外焦平面阵列和非制冷凝视型红外焦平面阵列成像系统中一种特殊的固定图案噪声。提出了一种基于实际场景和非均匀性分离的模型方法,能够在单帧内实现条纹非均匀性的校正。通过局部窗口模版遍历相邻列的误差函数,得到其非均匀性校正参数估计,并依据相邻两帧相关性的继承性,完成条纹非均匀性的校正。通过对模拟条纹非均匀性和实际图像的实验和理论分析,结果表明,文中算法能够显著提高条纹非均匀性校正效果。     

基于场景的空间投影估计和时域迭代非均匀性校正算法

本文提出了一种基于场景的空间投影估计和时域迭代非均匀性校正算法。本算法采用空间投影估计来估算图像的全局平移,并且在相邻帧之间进行时域迭代。具体分为下述三个主要步骤：首先,我们提出了一种基于配准准则的投影估计。然后,我们采用相邻帧的迭代校正来保证较快的收敛速度以及较少的非均匀性残留,同时保证基本没有鬼影。最终,我们将本算法移植到基于FPGA的硬件系统。通过评价标准测试了本算法的性能,并展示了在单调运动下系统非均匀性校正的实际效果。一段添加了模拟非均匀性的干净视频被用来对比此算法和阈值自适应最小均方差算法以及全偏差算法。在本文结尾,我们得到了结论,并对后期的工作进行了展望。     

（英）基于多帧配准的红外焦平面阵列非均匀性自适应校正

提出了一种场景自适应的非均匀性校正固定图案噪声去除方法.基于多帧配准和相邻帧之间的全局位移估计,利用最小均方算法迭代计算均方误差函数,同时结合误差函数均方差以及互相关峰值,从而能够自适应场景变化.所提出的算法充分利用相邻多帧之间的相关性,对模拟和实际红外图像序列非均匀性的校正效果突出.实验结果表明本方法能够精确估计非均匀性参数,收敛速度较快,几乎不残留鬼影.     

基于加权引导滤波与时域高通滤波的非均匀性校正算法

为解决基于传统时域高通滤波红外图像非均匀性校正算法存在鬼影现象以及固定图案噪声去除不彻底的问题,提出了一种加权引导滤波和改进时域高通滤波相结合的非均匀性校正算法。首先,利用加权引导滤波准确分离红外图像中的空域高频成分;然后,计算红外图像中像素点灰度值变化幅度;最后,在进行时域高通滤波时对红外图像中的运动区域和静止区域使用不同时间常数进行校正。采用两组真实红外图像序列进行实验,并与经典的双边滤波时域高通,均值滤波时域高通非均匀性校正算法进行比较。实验结果表明:文中所提算法在主观视觉和客观评价指标方面优于其他两种算法,有效降低了红外图像的非均匀性,不会产生鬼影,取得了较好的非均匀性校正效果。