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红外图像实时非均匀性校正技术研究

雷晓杰  
【摘要】:随着红外成像技术的不断进步,红外成像系统得到了更加广泛的应用。因为红外焦平面阵列具有灵敏度高、结构简单、功耗小、响应快等优点而得到重视并快速发展,但由于器件的材料以及工艺等各方面原因导致红外焦平面阵列存在非均匀性,降低了红外成像系统的温度分辨率,严重影响成像质量,限制了焦平面阵列的应用范围,故有必要对非均匀性的产生原因及其校正方法进行研究。非均匀性的主要限制性因素为时变的空间固有模式噪声,本文提出的校正方法均采用了时域滤波与空域滤波相结合的方式。 本论文首先对红外焦平面阵列器件的发展及应用情况作了介绍,而后对红外焦平面非均匀性的产生原因进行了探讨,选取了便于实际操作的非均匀性定义及大小度量方式,并介绍了几种传统的非均匀性校正算法及其优缺点,指出自适应非均匀性校正方法是非均匀性校正发展的必然趋势。文中详细介绍了自适应非均匀性校正方法中最具发展前景的时域高通滤波校正算法,并在对传统的时域高通滤波法及其两种改进算法进行研究和比较的基础上,提出一种改进的基于双边滤波的非均匀性自适应校正算法,在该改进算法中引入了一个由双边滤波系数矩阵推得的二次校正矩阵,该矩阵能够使校正参数的计算更加准确。最后提出了一种双边多尺度时域高通滤波法,该算法在金字塔分解的基础上,结合了时域高通滤波器和双边滤波器,在不同尺度上采用不同的时间常数来进行非均匀性的累积。实验部分通过对添加模拟噪声图像序列和实际非均匀性图像的校正,证明本文提出的基于双边滤波的改进校正算法比其它两种改进算法有更好的校正效果,而双边多尺度时域高通滤波法的校正效果也要优于双边滤波时域高通法,不但能够有效地去除红外图像的非均匀性,而且具有较快的收敛速度。


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