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《南京理工大学》 2006年
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微测辐射热计焦平面阵列的成像系统研究

张俊举  
【摘要】:红外热成像技术是当今夜视技术的发展热点。无论是观瞄成像,还是目标寻的,红外热成像系统都扮演着愈来愈重要的角色。采用微测辐射热计焦平面阵列作为探测器件的非制冷红外热成像系统,以其体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、性价比高等优点,在红外热成像系统的发展中占据着举足轻重的地位。本文在研究非制冷红外热成像系统基础理论和红外焦平面阵列实时信号处理技术的基础上,研制了集实时信号处理、异步串行通信、键盘服务等功能于一体的非制冷红外热成像系统,取得了很好的成效,其性能评估结果表明已经基本满足了军事应用的需要。 非制冷热成像系统的基础理论研究是研制红外热成像系统的基础。本文首先从基础理论入手,分析了红外热成像系统的基本成像原理、影响系统工作的主要因素、微测辐射热计的工作原理,探讨了获得焦平面阵列最佳性能的途径,为系统设计提供了理论指导。 实时性是热成像系统信号处理的基本要求,非均匀校正、盲元替代和图像增强是信号处理的主要内容。本文在基于标定技术的非均匀校正方法的基础上,讨论了两点定标和运动补偿相结合的综合校正方法、基于LMS滤波器的校正方法和基于时域统计特性的校正方法,为系统的实时信号处理提供了多种可能性选择。基于时域统计特性的校正方法从概率密度函数角度阐述了非均匀性,证明了时域直方图和概率密度函数之间的等价关系,并指出该性质可以用于数据的存储,解决了直接存储数据需要大量内存空间的问题。 盲元检测是盲元替代的前提。本文借鉴了多种盲元检测方法,并结合实验数据的分析,建立了针对微测辐射热计焦平面阵列的评判准则,获得了与ULIS公司近似一致的效果。为了克服中断式盲元替代的缺点,提出了基于标志位的盲元替代方法。针对红外图像直方图的特点,讨论了自适应线性灰度变换的图像增强方法。 信号处理电路是热成像系统的核心。所设计的信号处理电路可以完成实时信号处理、串口通信、直方图统计、键盘控制、TEC温度控制等功能。实时信号处理模块采用流水线结构,把非均匀校正、盲元替代、自动增益控制功能集成于一条流水线,与传统的乒乓结构相比,时钟频率更低,输出延迟和系统功耗更小,结构更简单。设计的双温度点TEC温度控制电路,两个温度点的稳定精度均达到了±0.004℃,有效地保证了热成像系统的成像质量,同时解决了焦平面阵列的工作温度和环境之间温差增大引起的功耗增加问题。 充分利用信号处理电路板的数据采集能力和串行通信能力,构建了红外焦平面阵列的测试平台,可以完成红外焦平面阵列的非均匀性、响应灵敏度、校正系数和盲元的测试,同时还可以采集其他红外图像数据,供人们在PC上进行各种图像处理和数
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN215

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 田思;微光与红外图像实时融合关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
2 王世允;轻型热瞄具成像系统的研究[D];南京理工大学;2007年
3 刘琳;中波红外大相对孔径非制冷热像仪光学系统的研究[D];苏州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵亮;基于FPGA的红外图像配准技术研究[D];南京理工大学;2011年
2 张伟;基于TMS320DM642的红外测温及图像融合系统研制[D];南京理工大学;2011年
3 颜俊;基于汽车主动安全的车载红外夜视系统的研究[D];华南理工大学;2011年
4 张帆;基于VC++的红外热成像测试系统设计[D];电子科技大学;2011年
5 贾赞;基于FPGA嵌入式系统的红外热像系统设计与实现[D];云南大学;2011年
6 仇杰;红外温度测试仪研究[D];河北工业大学;2011年
7 孙黎明;基于红外成像的生命探测仪设计与研究[D];燕山大学;2012年
8 董琳;红外与CMOS融合的乳癌检测仪研究[D];南京理工大学;2012年
9 夏朋浩;非制冷热成像信号处理与压缩技术研究[D];南京理工大学;2012年
10 曹倩;红外与微光图像融合实时处理器改进与算法研究[D];南京理工大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金伟其,张敬贤,高稚允,王仲春,白廷柱;热成象系统对扩展源目标的视距估算[J];北京理工大学学报;1996年01期
2 孙志君;飞速发展的世界红外热摄像仪技术及其市场[J];电子与封装;2005年01期
3 余常斌,杨坤涛,姜宏滨;红外成像系统作用距离等效折算方法[J];光学与光电技术;2003年03期
4 金伟其,刘广荣,白廷柱,王霞;夜视领域几个热点技术的进展及分析[J];光学技术;2005年03期
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6 潘君骅;大口径红外成像系统的光学设计[J];光学学报;2003年12期
7 孔令彬,易新建,王典洪,陈四海;320×240长波非致冷微测辐射热计红外热象仪的研制[J];光子学报;2002年05期
8 殷世民,刘上乾;基于低次插值的红外焦平面器件非均匀性多点校正算法[J];光子学报;2002年06期
9 周慧鑫,殷世民,刘上乾,赖睿;红外焦平面器件盲元检测及补偿算法[J];光子学报;2004年05期
10 王炳健,刘上乾,周慧鑫,李庆;基于平台直方图的红外图像自适应增强算法[J];光子学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张晓飞;基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性校正技术研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王娟;红外成像系统的作用距离估算[D];电子科技大学;2004年
2 杨吉;非制冷红外成像系统实时图像处理研究[D];南京理工大学;2005年
3 虞水中;非制冷红外成像系统算法评估技术的研究[D];南京理工大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲东兵;马志强;庞长明;孙英娟;于哲舟;;基于DSP的掌纹识别门禁系统设计与实现[J];安防科技;2008年02期
2 黄加翼;乔梁;;高能X射线包裹图像边沿特征识别方法[J];安防科技;2011年03期
3 叶庆;赵明辉;李菲;李彬;范彬;;复杂环境下的夜间车道检测研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年06期
4 汪建;杜世平;王开明;;茶叶的计算机识别应用研究[J];安徽农业科学;2006年10期
5 石伟;胡涛;;奇异值分解在储粮害虫图像复原中的应用[J];安徽农业科学;2009年05期
6 刘婷婷;;基于支持向量机的水稻纹枯病识别研究[J];安徽农业科学;2011年28期
7 任晓东;刘美琴;白慧慧;;基于GMM的黄瓜病害图像建模[J];安徽农业科学;2011年34期
8 姜红军;董杰;平子良;;基于形态学梯度的细胞图像自动分割[J];安徽农业科学;2012年01期
9 刘刚;王立香;柳兆军;;基于计算机视觉的苹果质量检测[J];安徽农业科学;2012年08期
10 戴之祥;邵陆寿;丁克坚;韦韫;葛婧;;利用G/R分量比值图分割水稻植株图像[J];安徽农业大学学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李晋武;张娟;邹丽晖;;含运动物体的运动场景模糊图像恢复方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 赵建;;自适应平台直方图红外增强在DSP上的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 李莲;闫志洋;;破损胶囊检测的图像处理分析与研究[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
4 阴浩;刘广荣;金伟其;米凤文;;像增强型CCD成像系统的分辨力分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 徐刚;陈立平;张瑞瑞;;果园传感器网络数据滤波算法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 叶乐军;王强;;基于自适应边缘检测的大空间火灾目标监测技术[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年
7 王巍;李琦;王骐;;基于Radon变换的激光雷达距离像方位估计[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
8 刘刚;姚力;张家才;;一种改进的去除脉冲噪声的方法[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
9 王克刚;耿国华;;基于小波平滑直方图的模糊聚类图像分割方法[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
10 赵振磊;耿则勋;王兰;闫兆婵;;基于自适应递归LPA-ICI的图像去噪算法[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许志远;雾天降质图像增强方法研究及DSP实现[D];大连海事大学;2010年
2 奉小慧;音频噪声环境下唇动信息在语音识别中的应用技术研究[D];华南理工大学;2010年
3 李南希;非特定人的自然书写脱机中文文本行识别[D];华南理工大学;2010年
4 王晓松;复杂背景下树木图像提取研究[D];北京林业大学;2010年
5 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
6 康锋;基于视觉特征的早期农林火灾检测方法的基础研究[D];浙江大学;2010年
7 徐英;基于光子混频的连续太赫兹辐射产生及应用研究[D];浙江大学;2011年
8 谢莉青;基于图像处理分析的机织物构成要素的综合识别方法与装置[D];东华大学;2010年
9 马增强;运动车辆视频检测与分割方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 刘怀广;浮法玻璃缺陷在线识别算法的研究及系统实现[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
2 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
3 李瑞波;图像阴影的检测与去除算法研究[D];山东科技大学;2010年
4 马莉;车牌识别系统中的车牌定位和分割算法研究和实现[D];山东科技大学;2010年
5 徐强;基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
6 蒋云鹏;利用红外热像仪进行光谱成像研究[D];长春理工大学;2010年
7 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
8 李华北;基于数字图像技术在土木结构物损伤裂缝检查应用的研究[D];郑州大学;2010年
9 宋伟中;基于H.264的视频监控系统的D S P实现[D];郑州大学;2010年
10 韩亚丽;图像精密测量算法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李尚俊;非致冷测辐射热计红外焦平面阵列[J];半导体光电;2000年02期
2 孙志君;红外焦平面阵列技术的发展现状[J];半导体光电;2000年S1期
3 刘会通,孔令彬;红外焦平面阵列非均匀性校正算法的分析和改进[J];半导体光电;2003年05期
4 周铭,许少辉;一种红外小目标的图像检测方法[J];半导体光电;2004年03期
5 刘兴明,韩琳,刘理天;新型非致冷红外探测器[J];半导体光电;2005年05期
6 朱红;刘永进;赵亦工;;红外焦平面阵列盲元补偿算法研究[J];半导体光电;2009年01期
7 代少升;阎晓辉;;非线性灰度变换算法在红外测温系统中的应用[J];半导体光电;2010年01期
8 赵亚民;国内外微电子工业的现状及发展趋势[J];半导体技术;1992年04期
9 姜会林,杨华民,任涛,李共德;制定光学公差中的MTF应用[J];兵工学报;2000年04期
10 刘磊,常本康,李蔚;微光夜间驾驶仪探测距离研究[J];兵工学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘成康;红外焦平面阵列CMOS读出电路研究[D];重庆大学;2001年
2 王东峰;多模态和大型图像配准技术研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
3 宫武鹏;基于B样条小波变换的红外图象处理理论与技术[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
4 徐军;红外图像中弱小目标检测技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
5 刘磊;激光助视/微光夜视系统视距评估研究[D];南京理工大学;2005年
6 邢素霞;非制冷红外热成像系统研究[D];南京理工大学;2005年
7 杜晓晴;高性能GaAs光电阴极研究[D];南京理工大学;2005年
8 李伟;像素级图像融合方法及应用研究[D];华南理工大学;2006年
9 喻春雨;新型X光影像探测器及成像系统研究[D];南京理工大学;2006年
10 罗来邦;末敏弹简易红外成像起爆控制系统研究[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘林;基于DM365的高清视频编码传输系统的设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 邓旻熙;基于DM365的智能视频分析系统的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
3 刘卫亮;基于H.264的无线视频传输平台的设计与硬件实现[D];西安电子科技大学;2011年
4 李东风;嵌入式高清视频前端及其远程控制的设计与实现[D];南京邮电大学;2011年
5 周辉;基于TMS320DM365平台的智能多媒体系统的设计与实现[D];南京邮电大学;2011年
6 罗辑;非致冷微测辐射热计电路研究[D];电子科技大学;2002年
7 李清安;中短距离激光照明成像技术研究[D];长春理工大学;2003年
8 顾明;基于GPRS网络的嵌入式系统设计及其应用[D];河海大学;2003年
9 季瑞松;基于GPRS无线图像监控系统的研究和应用[D];浙江大学;2004年
10 何忠秋;红外图像处理器的图像增强处理与显示[D];南京理工大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨建强;侯建军;刘亮;;基于K-means聚类和SPIHT编码的红外图像压缩算法研究[J];光学与光电技术;2012年06期
2 代少升;牛道伟;;基于SOPC的非致冷红外热成像系统的研制[J];半导体光电;2013年01期
3 蔺素珍;杨风暴;周萧;李伟伟;;双色中波红外成像融合技术的研究进展[J];红外技术;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 田思;微光与红外图像实时融合关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
2 蔺素珍;双色中波红外图像差异特征分析及融合方法研究[D];中北大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 俞佳捷;库区水上目标多波段彩色成像技术的研究[D];大连海事大学;2011年
2 王伟鹏;双波段红外图像融合系统的设计及实现[D];中北大学;2011年
3 邢彦敏;基于LabVIEW的非制冷红外焦平面读出电路测试系统的研究[D];电子科技大学;2011年
4 张帆;基于VC++的红外热成像测试系统设计[D];电子科技大学;2011年
5 贾赞;基于FPGA嵌入式系统的红外热像系统设计与实现[D];云南大学;2011年
6 张锐;基于SOPC的红外图像增强算法研究[D];重庆邮电大学;2011年
7 刘易华;红外图像非均匀性实时校正算法设计与实现[D];华中科技大学;2011年
8 谢辉;多源图像配准系统及硬件实现[D];上海交通大学;2012年
9 王佳琪;基于多尺度分析的红外与可见光图像融合的研究[D];燕山大学;2012年
10 张春艳;中波和长波红外双波段消热差光学系统设计[D];苏州大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁祥辉,吕果林,黄友恕,李兵;红外焦平面CMOS单元读出电路[J];半导体光电;1999年02期
2 孙志君;红外焦平面阵列技术的发展现状[J];半导体光电;2000年S1期
3 陈宝陵,李悦丽,周智敏;主从式DSP嵌入式系统的实现[J];半导体技术;2001年09期
4 周立伟;光电子成像:走向新的世纪[J];北京理工大学学报;2002年01期
5 金伟其,高稚允,胡士凌,高岳;热成象系统视距估算中景物辐射特性的研究[J];北京理工大学学报;1995年04期
6 金伟其,张敬贤,高稚允,王仲春,白廷柱;热成象系统对扩展源目标的视距估算[J];北京理工大学学报;1996年01期
7 翁小龙,张捷,刘孝会;热红外低辐射率涂料的研制[J];表面技术;2001年04期
8 孙志君;红外焦平面阵列技术的发展现状与动向[J];传感器世界;1997年11期
9 孙志君;红外焦平面阵列技术的商用前景展望[J];传感器世界;1999年01期
10 孙志君;红外焦平面阵列技术的军用市场展望[J];传感器世界;1999年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄战华;曹永超;杨基春;;基于DSP的红外焦平面阵列实时非均匀性校正技术[J];传感技术学报;2006年06期
2 陈华锋;唐源;;基于辐射源类非均匀性校正算法的仿真实现[J];沙洋师范高等专科学校学报;2007年05期
3 楼波;张锋;宋利权;郭肇敏;;改进的神经网络非均匀性校正方法[J];红外与激光工程;2008年02期
4 国亚双;王英瑞;;一种新的基于场景的红外图像非均匀性校正算法[J];红外;2006年03期
5 朱建;刘贵喜;;一种基于两点线性校正的改进算法[J];科学技术与工程;2007年06期
6 代少升;张天骐;陈前斌;;利用CPLD实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正[J];半导体光电;2007年03期
7 代少升;张新立;;利用单片可编程系统对红外焦平面阵列进行实时非均匀性校正[J];光学精密工程;2009年04期
8 吕雷;张学峰;;基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正[J];激光与红外;2011年06期
9 刘志才,李志广;红外热像仪图像处理技术综述[J];红外技术;2000年06期
10 曹治国,魏洛刚,张天序,桑农;基于神经网络法的焦平面器件非均匀性校正技术研究[J];红外与激光工程;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金明磊;金伟其;刘崇亮;范永杰;;用于红外焦平面阵列非均匀性校正的辐射参考源[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 鞠红娥;;红外成像系统非均匀性校正方法的研究[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
3 霍晓江;郭肇敏;张志恒;楼波;;基于积分时间的IRFPA非均匀性校正方法研究[A];第二届红外成像系统仿真测试与评价技术研讨会论文集[C];2008年
4 李毅;顾健;顾铁军;;面向服务软件架构中的软件测试[A];全国计算机安全学术交流会论文集(第二十三卷)[C];2008年
5 孙再越;何丰;;TD-SCDMA操作维护中心软件的功能测试和性能测试环境搭建方法研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
6 周岳斌;刘桂雄;孙登林;;Matlab R2009环境下模拟称重传感器的数字化与性能测试[A];广州市仪器仪表学会2009年学术年会论文集[C];2010年
7 顾静良;吴剑涛;万敏;;基于NIOSⅡ的嵌入式制冷型红外图像处理系统[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
8 王金川;肖国青;郭忠言;詹文龙;徐瑚珊;孙志宇;李加兴;祁辉荣;武丽杰;徐治国;张力;丁先利;陈志强;李琛;王猛;陈立新;胡正国;毛瑞士;赵铁成;;RIBLL终端LASCAR闪烁体探测器阵列性能测试实验[A];第十二届全国核物理大会暨第七届会员代表大会论文摘要集[C];2004年
9 陶洁;张宝怀;;R407C浓度误差对压缩机性能测试的影响[A];第十二届全国冷(热)水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2005年
10 王焕;姚远程;;有模拟卫星信道接入的多媒体网络性能测试[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 北京中创信测科技股份有限公司(ZCTT) 王皓玉;中创信测领航IMS网络测试[N];通信产业报;2007年
2 黄艳;联想服务器问鼎全球性能测试双冠王[N];金融时报;2008年
3 江苏 汤永;微星KT4V主板磁盘性能测试成绩差的解决[N];电脑报;2004年
4 通讯员 苟爱仙;塑料热性能测试新国标实施[N];中国化工报;2005年
5 中国软件评测中心;邮件服务器性能测试浅析[N];中国计算机报;2003年
6 李华;华为GSM-R系统通过时速430公里下的业务性能测试[N];人民铁道;2007年
7 eggming;手机的Java性能测试[N];中国电脑教育报;2004年
8 ;打向ATi的左勾拳和右勾拳[N];中国电脑教育报;2004年
9 电脑报评测实验室;VIA P4X266 DDR芯片组性能测试报告[N];电脑报;2001年
10 通讯员 张慧;国产X波段多普勒天气雷达首次通过性能测试[N];中国船舶报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张俊举;微测辐射热计焦平面阵列的成像系统研究[D];南京理工大学;2006年
2 孟丽娅;微测辐射热计非均匀性及新型校正读出电路研究[D];重庆大学;2005年
3 隋修宝;非制冷凝视热像仪成像理论以及关键技术研究[D];南京理工大学;2009年
4 张晓飞;基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性校正技术研究[D];重庆大学;2002年
5 邢素霞;非制冷红外热成像系统研究[D];南京理工大学;2005年
6 石岩;凝视红外成像信息处理系统图像预处理方法与系统软件研究[D];华中科技大学;2005年
7 简耀波;红外图像处理中的关键算法研究[D];华中科技大学;2009年
8 白俊奇;高分辨率红外成像中的图像处理算法研究[D];南京理工大学;2010年
9 李怀琼;高性能凝视热像仪处理电子学关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
10 屈惠明;红外成像电子学理论及其关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛振南;非制冷红外热成像系统的小型化研究[D];南京理工大学;2008年
2 蔡良锋;非制冷红外热成像系统的小型化改进[D];南京理工大学;2008年
3 武自刚;坐标映射及其实时实现技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
4 虞水中;非制冷红外成像系统算法评估技术的研究[D];南京理工大学;2005年
5 朱建;红外图像校正及处理算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
6 颜益;红外焦平面非均匀校正及图像增强研究[D];厦门大学;2009年
7 王磊;红外图像增强算法研究及其实时实现技术[D];西安电子科技大学;2007年
8 姜瑾;基于标定的红外探测器非均匀校正算法研究[D];华中科技大学;2007年
9 仲伟国;非制冷红外热像图像处理技术研究[D];南京理工大学;2007年
10 崔尧;基于FPGA的红外图像处理技术[D];西安电子科技大学;2007年
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