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《华中科技大学》 2005年
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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

石岩  
【摘要】:由红外焦平面阵列构成的凝视红外成像系统,是目前红外成像系统的主要发展方向。而红外焦平面阵列存在的非均匀性响应和无效像元,在很大程度上限制了系统的探测性能,是系统研制中的关键问题。同时支持并行处理的操作系统软件,也是研制红外图像并行处理系统中的重要内容。本文针对红外焦平面阵列的非均匀性校正方法、无效像元检测方法、校正与补偿预处理的硬件实现以及红外图像并行处理系统的操作系统软件开展了研究,主要工作包括: 针对红外焦平面阵列的非均匀性校正问题,在标定类校正方法和自适应校正方法两方面展开研究。根据标定类校正方法的基本原理和探测元的非线性响应特性,从实时实现的角度出发,提出了最优分段线性校正和最优多项式校正两种标定类校正方法。与目前已有的同类方法相比,两种新方法具有更好的校正性能。在自适应校正方面,针对经典空域自适应校正算法中存在的目标退化、伪像问题,以及抑制空间低频非均匀性噪声存在的不足进行了分析。找出了问题产生的根源,并分别提出了边缘指导的自适应校正方法和空域自适应校正与标定相结合的校正方法。实验结果表明,新方法克服传统方法存在的不足,具有良好的校正性能。 为有效检测红外焦平面中的无效像元,将无效像元的检测判别问题等效成检测判别有效像元的问题,提出了基于响应特征直方图分解的红外焦平面阵列无效像元检测方法。与目前常用方法相比,新方法充分考虑了有效像元响应特征,从而能够更为准确地检测无效像元。同时,考虑到直方图分解方法的具体算法实现问题,通过引入多分辨率的思想,提出了基于两阶段搜索的自适应正交投影分解快速实现算法。与目前已有的实现算法相比,新算法不但计算量少,而且信号分解效果更好。 针对IRFPA 成像系统中非均匀性校正与无效像元补偿的硬件实现问题,利用FPGA 技术,设计了非均匀性校正与无效像元补偿的图像预处理电路模块。与目前已有的设计方法相比,该预处理模块可以处理连续分布无效像元; 同时在保证较高精度的前提下,能够尽量节省FPGA 逻辑资源和存放系数的内存资源,有利于信息处理系统的小型化。 针对多DSP 构成的多计算机体系结构的实时红外图像处理系统,为了给实时算法软件的开发提供系统级的支持环境,设计并实现了面向并行图像处理的嵌入式实时操作系统PIPORTEOS。PIPORTEOS 基于微内核体系结构,通过消息传递完成分
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP274.2

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 桑红石;袁雅婧;张天序;;基于运动指导的红外焦平面非均匀性校正方法[J];中国图象图形学报;2011年09期
2 蒋彭龙;刘亮亮;;基于SOC的航天系统集成设计技术研究[J];现代防御技术;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓集杰;支票印鉴快速检测方法中的关键技术研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 任婷婷;红外成像人体测温系统软件设计[D];华中科技大学;2010年
2 王然;基于NiosⅡ的红外图像处理算法与实现[D];电子科技大学;2012年
3 卢金;基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正算法研究[D];华中科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘鹏,姚庆栋;实时图像处理并行操作系统的微内核设计和实现[J];电子学报;1999年07期
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5 孔令彬,易新建,王典洪,叶敦范;利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正[J];光电工程;2002年06期
6 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
7 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
8 肖静,周昊,何兆湘,陈四海,易新建;红外焦平面阵列性能参数测试平台[J];红外技术;2004年05期
9 高云,邬鸣敏,周起勃;凝视红外焦平面CCD非均匀性校正[J];红外与毫米波学报;1993年03期
10 姜光,刘上乾;红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法研究[J];红外与毫米波学报;2001年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 程红蓉;一种实时嵌入式操作系统内核DeltaCORE的设计与实现[D];电子科技大学;2001年
2 范宏波;基于288x4红外焦平面热成像系统盲元补偿的研究[D];昆明理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 周慧鑫,赖睿,刘上乾,李庆,杨隆梓;高精度红外焦平面成像实时处理系统[J];半导体光电;2005年01期
3 王炳健;刘上乾;李庆;;基于FPGA的红外焦平面阵列实时非均匀性校正[J];半导体光电;2006年01期
4 蔡荣太;王延杰;;CCD成像传感器的降噪技术[J];半导体光电;2007年05期
5 胡明鹏;马冬梅;刘志祥;马磊;;红外焦平面阵列无效像元检测技术研究[J];半导体光电;2008年02期
6 李恩科;殷世民;刘上乾;;基于函数拟合的IRFPA非均匀性校正及其FPGA实现[J];半导体光电;2008年04期
7 王炳健;刘上乾;汪大宝;;基于FPGA的IRFPA非均匀性自适应校正算法实时实现[J];半导体光电;2008年04期
8 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
9 陈元林;汤心溢;黄新栋;;基于CPCI总线的多DSP红外多目标跟踪系统[J];半导体光电;2009年04期
10 王瑞忠,陈培毅,钱佩信;一种改进的便于实现的红外焦平面阵列不均匀性校正算法[J];半导体学报;1997年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 臧怀泉;魏星;;嵌入式操作系统在炉温控制中的应用[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
2 杨书华;吕为工;李可;;嵌入式DIMM-PC/486模板的应用[A];山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集(一)[C];2005年
3 杨书华;吕为工;;基于ARM CPU嵌入式主机板系统结构的研究[A];山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集(二)[C];2005年
4 刘军;张磊;谢志鹏;盛大鹏;;嵌入式Linux在测控设备中的应用研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
5 张健;杨丽丽;鲍际平;;基于蚁群算法的强化木地板表面缺陷图像处理技术研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
6 赵荣阳;杨祥;唐智伟;;基于嵌入式Linux的智能家电远程测控系统[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
7 杨丽丽;韩宁;张健;阚江明;;基于图像处理技术的强化木地板表面瑕疵检测算法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
8 姚庆栋;;系统集成芯片(SOC)[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
9 薛联;袁祥辉;;红外焦平面阵列参数测试虚拟仪器系统[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 姜海滨;肖静;;应用DSP技术对CCD视频信号进行实时预处理的研究[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十六次学术会议论文集(上)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 孙越泓;基于粒子群优化算法的图像分割研究[D];南京理工大学;2010年
4 董世都;计算机视觉测量关键技术研究[D];重庆大学;2011年
5 王俊;微弱目标信号积累检测的方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
6 徐春光;非平稳信号的时频分析与处理方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
7 邹虹;多分量线性调频信号的时频分析[D];西安电子科技大学;2000年
8 汪涛;UMBIRFPA的计算机仿真及非均匀性校正研究[D];重庆大学;2001年
9 贾功贤;基于VI的IRFPA ROIC参数测试及热释电FPA凝视成像技术研究[D];重庆大学;2001年
10 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10条
1 张炜;嵌入式系统功耗管理研究与实现[D];山东科技大学;2010年
2 朱凯;基于ARM和μC/OS-Ⅱ的数据采集器的研究与设计[D];山东科技大学;2010年
3 孙玉东;基于WIFI的无线SIP语音网关的设计与研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 王奎澎;嵌入式无线视频传输系统安全性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 徐启栋;基于上位机的旋转电弧信号处理及系统的智能化研究[D];湘潭大学;2010年
6 蔡晋;基于替代的实时事务夭折重启策略研究[D];江西财经大学;2010年
7 李玉凤;RFID中央控制器的设计与研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 李昕;基于ZigBee的无线病房呼叫系统主控中心的软件设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 王岩;基于ARM的动态压力记录分析仪的研究与开发[D];长春工业大学;2010年
10 刘彦鑫;单片机嵌入式操作系统研究与NoC结构的操作系统内核设计[D];北京交通大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高思莉;刘鹏;汤心溢;;红外焦平面阵列非均匀性仿真技术研究[J];半导体光电;2006年04期
2 刘健;张国华;黄琳琳;;基于改进SIFT的图像配准算法[J];北京航空航天大学学报;2010年09期
3 胡亮;段发阶;丁克勤;叶声华;;基于FPGA图像处理技术在钢板表面缺陷检测系统中的应用[J];传感技术学报;2006年03期
4 叶伟国;热电偶冷端温度补偿法[J];传感器世界;2002年04期
5 张红英;彭启琮;;一种改进的模拟退火图像盲复原算法[J];电子科技大学学报;2006年05期
6 梁夫彧;李娟;门爱东;;现代视频编码关键技术及其发展[J];电力系统通信;2006年03期
7 唐思章 ,黄勇;SoPC与嵌入式系统软硬件协同设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2005年12期
8 李晨;于宗光;;系统芯片的关键技术及发展方向[J];电子与封装;2007年11期
9 李曼;邹强;姬劳;;基于NIOSⅡ的高可靠性1553B总线接口实现[J];电子测量技术;2007年06期
10 王智,罗新民;基于乒乓操作的异步FIFO设计及VHDL实现[J];电子工程师;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 蔡毅;;非制冷红外成像技术及其应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前9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
2 肖志涛;基于相位信息的图像特征检测和基于DSP的图像匹配处理机的研究[D];天津大学;2003年
3 王东升;视频运动目标检测及其实时处理系统研究[D];电子科技大学;2004年
4 韩冀中;机载SAR实时嵌入式成像系统设计研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2001年
5 汪东;异构多核DSP数据流前瞻关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 朱均超;金融票据圆形印鉴真伪识别方法研究[D];天津大学;2007年
7 王文华;大视场遥感相机成像均匀性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
8 何瑾;金融印鉴真伪识别新方法研究[D];天津大学;2010年
9 田贺祥;微小卫星综合电子系统及其关键技术研究[D];清华大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐路;基于SOPC技术的手持数字示波表软件设计与实现[D];电子科技大学;2005年
2 郑鹤;红外图像信息处理系统预处理及周边模块设计[D];国防科学技术大学;2005年
3 郭婧;基于FPGA的红外图像实时图像增强的改进算法及硬件实现[D];南京理工大学;2006年
4 王忠林;红外图像实时处理系统设计[D];南京理工大学;2006年
5 张晓冬;红外测温系统输出信息处理软件的设计[D];吉林大学;2007年
6 王娴雅;红外热成像测温系统关键技术和硬件实现[D];南京理工大学;2007年
7 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
8 王双;支票印鉴图像的提取与配准方法研究[D];天津大学;2007年
9 薛慧;红外焦平面阵列非均匀性校正方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 周委;基于Nios的SOPC技术的多DSP嵌入式系统设计[D];南昌航空大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 杨硕;赵保军;毛二可;唐林波;;基于PM扩散的红外焦平面阵列神经网络非均匀校正算法[J];电子与信息学报;2013年11期
2 刘火平;孟维平;宋立维;刘扬;吴钦章;;红外图像序列中不均匀背景消除新方法[J];液晶与显示;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵巨峰;基于多波段光学成像及链路优化的微弱目标探测技术研究[D];浙江大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈胜宏,韩月秋;基于多DSP和FPGA的高速并行互相关图像跟踪技术[J];北京理工大学学报;2000年01期
2 戴擎宇,杨占昕,梅士兵,何佩琨,韩月秋;基于TMS320C80的视频图像处理系统的研制[J];北京理工大学学报;1998年05期
3 李立源,陈维南;刺绣画稿自动生成系统[J];东南大学学报;1996年02期
4 张方,沈思宽,刘纯亮;数字电视中信号内插方法的分析[J];电视技术;2001年02期
5 袁保宗;高速信号处理硬件技术[J];电信科学;1988年06期
6 宋晶晶;关于PLD/FPGA的同步设计[J];电子技术;2003年01期
7 任骊平 ,陈王骞;多DSP系统互连方案分析[J];电子技术应用;2002年04期
8 于慧敏,姚庆栋;基于C40阵列图象处理系统结构的研究[J];电子学报;1998年07期
9 刘鹏,姚庆栋;实时图像处理并行操作系统的微内核设计和实现[J];电子学报;1999年07期
10 徐明伟,徐恪,熊勇强,江勇,孙晓霞,吴剑,喻中超;高性能安全路由器BW7000的设计与实现[J];中国工程科学;2002年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 孙志君;;超晶格量子阱长波红外焦平面阵列技术的进展[J];半导体光电;1993年01期
3 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
4 陈大川;刘缠牢;郑阳光;;红外焦平面阵列盲元检测及补偿算法[J];激光与红外;2008年12期
5 林加木;丁瑞军;陈洪雷;沈晓;刘非;;红外焦平面读出电路辐射特性研究[J];激光与红外;2009年08期
6 张渊;;舰载红外搜索跟踪系统的新体制研究[J];红外与激光工程;2009年04期
7 ;先进的红外焦平面阵列概念[J];红外与激光工程;1978年01期
8 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
9 辛锋;;红外焦平面阵列读出电路的比较与解析[J];萍乡高等专科学校学报;2006年03期
10 林武文;徐锦;徐世录;;红外探测技术的发展[J];激光与红外;2006年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 郭强;刘俊明;王巍;;128×128 InSb红外焦平面阵列噪声温度特性分析[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
4 明安杰;陈大鹏;欧文;王玮冰;何伟;刘占峰;;CMOS工艺兼容红外焦平面阵列的设计及制作[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
5 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
6 薛联;袁祥辉;;红外焦平面阵列参数测试虚拟仪器系统[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
7 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
8 赵玲;王南;于艳;喻松林;;浅谈碲镉汞红外焦平面探测器组件量子效率[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
9 吴立丰;喻迪;张天序;张新宇;;基于液晶微透镜的自适应红外焦平面探测器[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
10 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
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 王君学 赵昌军 朱宁;热像仪:夜战奇葩[N];科技日报;2000年
2 秦鸥;首尔航展:韩起劲儿推销本国武备[N];中国国防报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李辛毅;红外焦平面阵列读出信号处理电路设计关键技术研究[D];天津大学;2010年
2 李庆;基于成像制导状态的自适应IRFPA非均匀性校正技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
3 范茂彦;BST厚膜非制冷红外焦平面阵列结构及特性研究[D];华中科技大学;2009年
4 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
5 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
6 王炳健;微弱红外目标图像增强技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 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
8 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
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王江辉;红外焦平面阵列测试数据采集与评价技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张国晨;基于红外焦平面阵列测试的超低噪声直流偏置技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 彭自求;双层结构红外焦平面阵列的设计与制备[D];电子科技大学;2011年
4 张良;基于LabVIEW的IRFPA器件测试与评价技术[D];西安电子科技大学;2010年
5 阙旻;320×240非制冷红外焦平面探测器测试系统的研究与实现[D];电子科技大学;2011年
6 赖小峰;仿生型红外焦平面阵列读出电路研究[D];重庆大学;2010年
7 周昊;红外焦平面时序电路、数据采集和分析的研究[D];华中科技大学;2005年
8 李丹红;红外焦平面阵列非均匀性校正算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 肖静;红外焦平面读出电路及测试系统的研究[D];华中科技大学;2005年
10 童央群;基于DSP的红外图像预处理系统的软件设计[D];天津大学;2005年
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