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《西安电子科技大学》 2018年
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红外焦平面非均匀性校正与并行加速技术研究

岳高宇  
【摘要】:基于红外焦平面阵列的凝视成像技术已经成为当今红外成像应用的主要方向。与红外单元器件系统相比,红外焦平面阵列像元的灵敏度高,能够获取更多的场景细节信息以及更高的可变帧速率。但是阵列像元的非均匀响应严重限制了红外成像系统的温度分辨率和成像信噪比,因此对红外焦平面进行非均匀性校正,已经成为红外成像领域的重要研究内容之一。目前非均匀性校正方法主要有两类:基于红外参考辐射源的非均匀性校正算法和基于场景的自适应校正方法。基于参考源的非均匀校正方法计算效率高适合于实时应用,但其参数标定需要停机进行并且难以解决场景变换所致的参数漂移问题,而基于场景的自适应校正方法可以随场景的变化实时调整校正参数,适应能力更强,但其较大的计算量是限制其应用的主要障碍。为此,本文主要探索用以提高基于场景自适应校正方法的精度和计算效率的技术方法。本文首先介绍了在图像去噪领域取得明显成效的全变分模型,并分析了双边全变分模型和非局部全变分模型。前者的去噪效果,后者的处理速度仍有不足。本文将非局部全变分模型中的分块思想引入到双边全变分模型中,提出分块双边全变分模型。实验结果表明新模型能够取得更好的去噪效果,PSNR数值提高了1dB左右,处理速度上较非局部全变分模型提升了5倍。随后,本文介绍了经典的神经网络校正法,该方法无需人为进行校正参数的定标,但是校正后的红外图像细节信息丢失严重。而分块双边全变分正则项能够在平滑红外图像非均匀性噪声的同时很好地保留图像的细节信息。本文将分块双边全变分正则项引入到神经网络校正方法中,实验结果表明新算法在PSNR指标上提高了2dB,具有更高的红外图像校正精度和更好的细节保持能力。此外,本文提出一种新的去鬼影自适应策略,该策略能够有效地解决已知去鬼影方法由于门限策略导致收敛速度的变慢问题。针对场景自适应校正算法计算量大无法实现实时处理的问题。本文首先将基于分块双边全变分的神经网络校正算法按实现流程进行步骤分解,通过OpenCL编程标准实现算法各步骤在GPU设备上的并行化,并通过缓存复用数据到局部存储器、缓存固定模板数据到常量存储器,以及合并内核函数等方法实现并行算法的优化。实验结果表明基于分块双边全变分的神经网络校正算法经过CPU+GPU异构加速后的处理速度与CPU串行模式相比,提升了20多倍。并行算法每秒能够校正20-30帧红外图像,基本满足红外图像实时校正处理的需求。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN219;TP391.41

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 白俊奇;陈钱;钱惟贤;王娴雅;;Ghosting reduction in scene-based nonuniformity correction of infrared image sequences[J];Chinese Optics Letters;2010年12期
2 施长城;张天序;刘慧娜;李洁珺;周泱;袁雅婧;;一种红外焦平面非均匀性组合校正算法[J];红外与毫米波学报;2010年01期
3 刘永进;朱红;赵亦工;;递推混合最小二乘在红外焦平面阵列非均匀校正中的应用[J];红外与毫米波学报;2009年06期
4 鲁光泉;许洪国;李一兵;;基于链码检测的直线段检测方法[J];计算机工程;2006年14期
5 陈锐,谈新权;红外图像非均匀性校正方法综述[J];红外技术;2002年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 潘科辰;基于国产红外焦平面阵列的非均匀性校正技术研究[D];南京理工大学;2016年
2 于洪丽;基于全变分模型的图像去噪方法研究[D];沈阳工业大学;2015年
3 吴磊;基于CUDA的红外图像处理算法设计[D];华中科技大学;2013年
4 龚曼曼;基于场景的非均匀性校正[D];南京理工大学;2012年
5 彭海;红外与可见光图像融合方法研究[D];浙江大学;2012年
6 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
7 丁召洁;基于场景运动分析的红外焦平面阵列的非均匀性校正研究[D];西华大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 聂瑞杰;李丽娟;王朝林;;基于神经网络的改进型红外图像自适应非均匀校正算法[J];红外;2015年09期
2 吕俊伟;陈玉华;宋庆善;;基于图像处理的红外成像设备非均匀性检测方法[J];光电技术应用;2015年04期
3 陈苏婷;孟浩;杨世洪;陈金立;;基于混合自适应回归的红外盲元补偿算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2015年04期
4 杜晓荣;平淑文;张永;;基于移动最小二乘法的图形图像局部变形技术[J];系统仿真学报;2015年04期
5 曹丽英;王永刚;李强;;基于Matlab GUI图像处理的物料粒度与圆形度测试[J];中国农机化学报;2015年02期
6 徐世伟;魏东;王大鹏;刘万成;;红外线阵探测器盲元定位与补偿[J];红外与激光工程;2014年11期
7 李艳玮;郑伟勇;李可;;链码跟踪直线提取算法在道路标志判断中的应用[J];河南工程学院学报(自然科学版);2014年03期
8 魏焕然;李慧敏;;红外焦平面阵列非均匀性校正算法的研究[J];科技资讯;2014年26期
9 冷寒冰;谢庆胜;刘伟;易波;唐利孬;张建;;基于贝叶斯估计的IRFPA自适应非均匀性校正[J];光学学报;2014年09期
10 刘慧;朱明超;吴泽鹏;郭玲玲;赵其昌;贾宏光;宣明;;红外焦平面阵列非均匀性自适应校正方法[J];红外与激光工程;2014年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇晶;基于AOTF的光谱偏振图像校正及降噪方法研究[D];中北大学;2018年
2 李倩;一种融合结构张量的变分PDE图像去噪模型[D];华中师范大学;2018年
3 岳高宇;红外焦平面非均匀性校正与并行加速技术研究[D];西安电子科技大学;2018年
4 陶海洋;红外焦平面探测器信号预处理电路设计[D];西安电子科技大学;2018年
5 邱鑫威;指静脉识别系统的仿冒攻击检测算法研究[D];华南理工大学;2018年
6 吴骁斌;小型化红外热像仪信号处理方法研究及实现[D];南京理工大学;2018年
7 潘金全;基于自适应全变分的图像分块去噪方法[D];暨南大学;2017年
8 杨彩兰;红外图像非均匀性的无快门校正方法研究[D];华中科技大学;2017年
9 闫相宏;超小型化非制冷红外热成像系统的设计研究[D];电子科技大学;2017年
10 陈淑婷;基于偏微分方程理论的图像复原技术研究[D];中国矿业大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张天序;施长城;李洁珺;刘慧娜;袁雅婧;周泱;;红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法研究进展[J];红外与毫米波学报;2007年06期
2 冷寒冰;汤心溢;彭鼎祥;;基于积分时间调整的红外焦平面阵列非均匀校正算法研究[J];红外与毫米波学报;2007年04期
3 杨少林;于慧敏;;基于场景的焦平面阵列非均匀性校正算法研究[J];浙江大学学报(工学版);2006年07期
4 李怀琼;陈钱;高文昆;;红外焦平面阵列失效元动态检测与校正算法[J];红外与激光工程;2006年02期
5 徐田华;赵亦工;;基于递推最小二乘的红外焦平面非均匀校正算法[J];光子学报;2006年02期
6 张天序,石岩;红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法中目标退化与伪像的消除方法[J];红外与毫米波学报;2005年05期
7 张天序,石岩,曹治国;红外焦平面非均匀性噪声的空间频率特性及空间自适应非均匀性校正方法改进[J];红外与毫米波学报;2005年04期
8 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
9 史册,徐胜荣,荆仁杰,姚庆栋;实时图像处理中一种快速的直线检测算法[J];浙江大学学报(工学版);1999年05期
10 李翊华,胡匡祜,苏万芳;一种提取微血管边缘曲线角点策略[J];中国生物医学工程学报;1998年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张桥舟;智能化红外图像非均匀性校正算法及其FPGA实现[D];南京理工大学;2014年
2 雷晓杰;红外图像实时非均匀性校正技术研究[D];南京理工大学;2013年
3 李文君;基于变分和偏微分方程的图像处理方法研究[D];鲁东大学;2012年
4 龚曼曼;基于场景的非均匀性校正[D];南京理工大学;2012年
5 黄成满;基于CUDA并行计算的无人机遥感图像快速拼接[D];电子科技大学;2011年
6 于雷;红外图像预处理算法研究及硬件实现[D];南京理工大学;2010年
7 徐彪;基于国产高缺陷探测器的红外图像算法研究及实现[D];南京理工大学;2010年
8 姚平;CUDA平台上的CPU/GPU异步计算模式[D];中国科学技术大学;2010年
9 唐成波;红外热成像系统性能评估技术研究[D];南京理工大学;2009年
10 谢忠敏;基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正研究[D];西华大学;2008年
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1 夏晓娟;刘琦;关钰;张杰;孙伟锋;;320×256阵列红外焦平面读出电路的设计[J];航空兵器;2017年03期
2 马静;;红外焦平面读出电路点源成像测试分析[J];中国仪器仪表;2017年09期
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4 ;挂载“金牛座”空地导弹的“攻击鹰”[J];兵器知识;2017年05期
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6 王强;易新建;陈西曲;王双保;肖静;;非制冷红外焦平面读出电路的设计与测试分析[J];红外;2006年01期
7 倪云芝,丁瑞军;双色红外焦平面读出电路信号输入级初探[J];激光与红外;2005年11期
8 曾祥鸿,师汉民,姜宏滨,朱英富,张国良,潘德彬;基于FPGA的红外焦平面成像电路的研究[J];红外技术;2003年01期
9 曾祥鸿,师汉民,姜宏滨,朱英富,张国良;基于SOPC设计的320×240红外焦平面成像电路[J];光学与光电技术;2003年01期
10 陶禹,张智诠;凝视型红外焦平面组件的军事应用[J];红外与激光工程;2001年01期
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1 李旭;;红外焦平面探测成像系统工作状态的测试技术[A];2014航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2014年
2 侯婷;顾国华;陈钱;;基于FPGA的红外焦平面成像条纹噪声逐帧抑制算法的研究[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年
3 李升才;肖顺旺;徐宗昌;;非制冷红外焦平面技术、应用及其发展[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
4 陈二柱;唐成伟;江美玲;梁平治;;横向多晶硅p~+p~-n~+结非致冷红外焦平面[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
5 钱芸生;张俊举;孙恋君;邢素霞;常本康;;非制冷红外焦平面非均匀性测试技术研究[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
6 赵连城;;红外焦平面列阵和光电探测器件的研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
7 周起勃;葛军;潘兆鑫;戚雅德;闵凯;;非致冷红外焦平面热像仪研制[A];'99十一省(市)光学学术会议论文集[C];1999年
8 于艳;;三维读出电路技术[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 周咏东;方家熊;赵军;陆慧庆;汤定元;;碲镉汞红外焦平面芯片钝化方案可行性的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
10 甄德根;吴志明;杨砚;蒋亚东;;基于数字滤波技术的红外焦平面非均匀校正算法[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 朱卫国 本报通讯员 聂鑫;当好经济战略转型的先行[N];济宁日报;2010年
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1 王晓蕊;红外焦平面成像系统建模及TOD性能表征方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 孙艳军;基于矩形孔径微透镜阵列的红外焦平面集成技术研究[D];长春理工大学;2014年
3 高磊;集成模数转换器的红外焦平面读出电路研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年
4 梁清华;640×512红外焦平面读出电路的设计研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年
5 陈星;碲镉汞红外焦平面探测器可靠性相关技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2014年
6 陈西曲;非致冷红外焦平面的读出电路及测试系统研究[D];华中科技大学;2007年
7 何少伟;微纳VO_2薄膜特性及其应用研究[D];华中科技大学;2008年
8 刘子骥;非制冷红外焦平面探测器测试及验证成像技术研究[D];电子科技大学;2013年
9 杨旸;非致冷红外焦平面探测器系统中若干关键技术的研究[D];浙江大学;2011年
10 赵宏亮;基于红外成像系统的低温读出电路设计技术研究[D];天津大学;2012年
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1 岳高宇;红外焦平面非均匀性校正与并行加速技术研究[D];西安电子科技大学;2018年
2 杜亚妮;红外探测器性能评估系统设计[D];西安电子科技大学;2018年
3 贺驰光;非制冷红外焦平面温控电路设计[D];华中科技大学;2013年
4 龙华保;红外焦平面成像信号处理技术研究[D];上海交通大学;2012年
5 侯婷;红外焦平面性能评价标准的建立及其测试平台的设计[D];南京理工大学;2013年
6 陈彦宇;320×256红外焦平面读出电路研究[D];电子科技大学;2008年
7 刘慧芳;1280×1024非制冷红外焦平面读出电路的研究[D];电子科技大学;2015年
8 杨博;320×256红外焦平面信号读出电路技术研究[D];南京理工大学;2013年
9 凌小兵;非致冷红外焦平面的信号采集及预处理[D];南京理工大学;2004年
10 胡蓓;基于FPGA的非制冷红外焦平面读出电路[D];华中科技大学;2010年
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