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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

红外焦平面失效元处理方法及软硬件实现

失效元对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大。本文在给出失效元定义的基础上,对失效元的产生机理进行了分析,并给出了具体的失效元检测方法。基于DSP实现了红外图像的硬件处理系统并编写了失效元处理的软件程序,实现了失效元的自动检测和校正。实验结果表明,所设计的软硬件符合实时性、可靠性的要求,取得了较好的处理效果。     

自适应时间常数的时域高通滤波校正算法

针对时域高通滤波非均匀性校正算法中存在只对偏移响应系数进行校正、难以选取合适的时间常数以及滤波后图像细节不清晰等问题,本文通过分析时间常数对算法校正效果的影响,提出了一种改进的时域高通滤波非均匀性校正算法。首先采用离线采集的非均匀性噪声底图对红外焦平面阵列的原始输出图像进行预处理,去除部分固定模式噪声,保证了增益的均匀性;然后通过运动检测环节判断场景运动是否充分,根据运动程度自适应选取时间常数构造低通滤波器;最后运用高频提升滤波达到提升红外图像整体的亮度和增强目标细节的效果。对真实的红外视频图像实验表明,通过自适应选取时间常数有效地抑制了目标退化和伪像现象,且算法的收敛速度快,校正后图像细节清晰,有利于工程实时应用。     

焦平面红外探测器研究进展

红外探测器在当今社会具有不可替代的作用。本文简要介绍了红外探测器的发展,对目前几种常用光子型焦平面红外探测器进行了比较;介绍了焦平面红外探测器在军事领域的需求及应用,介绍了国内外焦平面红外探测器研究现状,对几种典型的探测器性能做了比较;讨论了焦平面红外探测器存在的问题,对其成像非均匀性做了简要分析,总结了焦平面红外探测器发展趋势。     

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.     

国外PtSi-SBIRFPA的技术进展及市场前景

本文全面深入地介绍了PtSi肖特基势垒红外焦平面阵列(PtSi-SBIRFPA)的技术进展及市场前景．从制作技术、像元集成度、NETD、光响应均匀性、量子效率、成品率和成本方面把PtSi单片式红外焦平面陈列(PtSi-MIRFPA)与InSb和HgCdTe混合式红外焦平面阵列(InSb和HgCdTeHIRFPA)技术作了详细的比较，评述了PtSi-MIRFPA技术的发展现状和面临的现实，分析了PtSi-MIRFPA技术的应用范围，目前的市场状况和今后的技术前景。     

大视场激光探测与告警技术

利用四路红外非制冷焦平面探测器、大视场光学系统、窄带滤光片和信号处理系统,构成了凝视成像激光探测与告警系统。光学系统采用三片式结构的广角镜头来实现大视场;使用先进的非球面光学设计技术,并以FPGA完成探测器响应信号的非均匀校正,以改善像质;通过光学系统的畸变校正,提高激光的探测方向精度;利用激光和背景强度之间的反差,通过激光目标检测算法进行告警。实验表明,该系统能在127视场范围内对波长为1.315靘, 2.7靘, 3.8靘, 10.6靘的4种激光进行告警,探测功率密度范围为0.05 ~50mW/cm2,探测方向精度可达1。     

微型节流制冷器降温时间的优化研究

本文介绍了一款高德红外快速制冷型的微型节流制冷器及对该制冷器从充气容积、杜瓦和翅片管换热器等方面的优化研究.使用优化的制冷器后,红外探测器焦平面的降温时间由18 s@100 K缩短至4.5 s@100 K,且校正后图像的非均匀性小于6 mV.     

热红外偏振成像的目标探测技术研究

当目标与背景辐射强度接近时,传统的热红外成像系统无法有效区分背景与目标.基于光的偏振信息的目标探测技术国外已进行大量研究,在国内也越来越受重视,但尚处于初步研究阶段.采用非制冷热红外焦平面阵列,搭建热红外偏振成像系统,对特定场景中的典型目标开展了偏振成像实验,对图像进行了配准并对偏振度图像和强度图进行了融合.结果表明:热红外偏振成像较传统热红外成像对目标的探测有明显优势;采用基于HSI的偏振信息融合算法能综合反应目标特征,有利于提高图像质量,有利于远距离目标的探测与识别.     

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。     

国产氧化钒红外探测器响应特性研究

国产氧化钒非制冷红外探测器的响应率、非均匀性、噪声等效温差等响应特性是影响红外成像系统核心指标的重要因素.研究探测器的靶面温度和环境温度对响应特性的影响,可以为探测器的分温区标定、改进非均匀性校正算法、整机热设计等各个方面提供有效的指导,进而为后续提升红外图像质量和整机连续工作稳定性奠定基础.