128×128像元MOS电阻阵非均匀性校正算法研究

MOS电阻阵非均匀性校正一直是基于MOS电阻阵的场景产生器研究和发展的关键问题和前沿技术.在对128×128像元MOS电阻阵实验的基础上,分析了其非线性和非均匀性产生的原因,并提出了非均匀性校正算法.首先在MOS电阻阵中覆盖矩阵栅格,建立线性修正表格,然后通过采集校正后数据建立补偿表格,迭代这个修正过程完成校正补偿工作.实验结果表明非均匀性校正算法可行,校正后的红外图像均匀性有较大提高,较好地满足了红外成像制导仿真需求.     

电阻阵列辐射输出特性评估

电阻阵列是一种出射式动态红外场景投射器件,它通过控制流经电阻元的电流使电阻发热产生红外辐射,达到成像目的.由于非均匀性校正等需求,需要使用红外成像探测器测试单个电阻元的辐射特性.由于输入电流和输出红外辐射之间复杂的非线性关系,电阻阵列的辐射输出特性主要通过测试数据拟合来获取.基于典型的光学系统配置,给出了电阻元辐射亮度与探测器辐射照度之间的关系式,分析了光轴上及轴外电阻元辐射亮度的测试方法;通过对硅桥和悬浮薄膜电阻阵列电阻元的分析,给出了实际温度与等效黑体温度之间的对应关系,对电阻阵列辐射输出特性的测试具有一定的理论参考价值.     

电阻阵列型红外景象仿真系统的设计与实现

为了便于对红外成像系统进行测试,实现了一种通用的红外景象仿真系统,该系统采用国产128×128元的MOS电阻阵列芯片作为红外景象生成元件,利用FPGA设计电阻阵列芯片的高速驱动电路,上位机使用OpenGL,根据目标参数实时演算目标红外辐射特性,通过以太网传榆至FPGA控制板,电阻阵的电学刷新率可迭200 Hz,图像刷新率为50 Hz.针对电阻阵列的工作特性设计了恒温散热系统,保证了图像的对比度.系统构成简单可靠、成本低、可扩展性非常好,可与各种红外探测设备结合构成完善的半实物仿真系统.     

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.     

电阻阵列非均匀测试与校正方法研究

红外图像生成技术是构建红外成像半实物仿真系统的关键技术之一,其中作为投射器件的电阻阵列一直以来是研究的热点,它存在非均匀性的固有不足。作为非均匀校正的测试手段,稀疏网格法和全屏测试法很早就已被国外研究者提出,取得了良好的校正效果。近来,随着我国电阻阵列研发脚步的跟进,校正方法也不断更新。本文针对国产电阻阵列响应曲线的特性,介绍分析了逆稀疏网格法并提出一种简化的校正流程。同时,针对数据处理方式的不同改进了插值校正方法,继而对比验证了两种校正方法,有效提升校正精度。     

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.     

制冷型热红外焦平面成像系统数据处理的关键技术

长波红外(8~12.5μm)焦平面的性能在很多方面弱于中短波红外器件,其非均匀性及盲元状况较严重。本课题首次在国内引进了法国Sofradir公司的320×256像元HgCdTe长波红外焦平面探测器MARS VLW RM4,其波长响应范围为7.7~12μm。基于一套高帧频低噪声信息获取系统,经过动态范围标定,实现了一套动态范围为250~330K、噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference.NETD)小于50mK的热红外成像系统。针对焦平面各像元的响应特性,研究了适用于热红外成像系统的非均匀性及盲元校正方法,提出了基于辐射定标的非均匀性校正和盲元检测。经实验验证,其校正效果优于两点定标法,且易于工程实现,基于辐射定标的结果可实现精确的温度反演。     

一种新的红外焦平面阵列调整电路设计

提出了一种新的红外焦平面阵列调整电路(skimming)设计。新的调整电路包括MEMS像元模块和非均匀性校正模块。该电路能够减少阈值电压对传统调整电路的影响,以及对探测器制造工艺引入的非均匀性进行补偿。MEMS像元模块通过控制明像元电路和盲像元电路中的电压值用于调节电路本身的非均匀性,同时非均匀性校正电路用以弥补探测器制造过程引入的像元电阻非均匀性。该电路应用于阵列为640×480的红外焦平面阵列上,采用TSMC 0.18 μm工艺进行设计、仿真。仿真结果表明:MEMS像元模块能够使明像元电路和盲像元电路具有一致性;明像元电阻的非均匀性小于3 %,最大积分电流失调为200 nA,非均匀性校正模块的补偿电流大于200 nA,符合设计要求,使得调整模块输出电流变大,积分电压变大,达到显示效果变亮的目的。     

电阻阵列非均匀性测试与校正

电阻阵列红外图像投射器的研究在近20年间取得了突破性的进展。作为红外图像生成系统的关键部件,电阻阵列的非均匀性是影响红外图像质量的主要因素,电阻阵列在使用之前必须进行非均匀性校正才能满足红外图像生成系统的应用要求。给出了非均匀性校正的流程;针对稀疏网格法和全屏测试法的互补性,提出了改进的全屏测试法;采用3次样条插值和分段线性法进行数据处理;采用"在线查表法"进行实时非均匀性校正。仿真结果表明,改进的全屏测试法及非均匀性实时算法取得了良好的效果。     

国外电阻阵列非均匀性校正技术概述

MOS电阻阵列(以下简称电阻阵列)作为当前红外成像制导武器和前视红外系统等探测器的测试、性能评估以及系统动态仿真验证,其致命的弱点就是其固有的辐射非均匀性.根据收集到的国外电阻阵列非均匀性的相关文献,介绍了现有电阻阵列非均匀性校正的方法及其优缺点,目前国内在这一领域尚开始起步,对一些非均匀性校正技术的关键点和难点还掌握得不够,因此这些校正技术对我们以后的研究提供了一个参考.