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红外成像预处理关键技术研究

崔瑞青  
【摘要】:红外焦平面阵列探测器作为热成像系统的关键部件,代表着红外成像技术的发展方向。但在目前的工艺水平和技术条件下,红外焦平面阵列在红外成像过程中存在着严重的非均匀性和盲元问题。这些问题极大地影响了系统的成像质量,降低了系统的空间分辨率、温度分辨率、探测距离,直接制约着系统的最终性能。因此,非均匀性和盲元仍是当前红外焦平面阵列成像系统必须解决的首要问题。文中对红外热成像技术的历史、现状和发展趋势进行了比较详细的阐述,并分析了红外焦平面阵列非均匀性及盲元产生的原因及特点,讨论了几种常用的非均匀性校正和盲元检测与补偿方法,指出了其各自的优缺点和适用场合。针对红外焦平面阵列成像过程中存在的问题,本文就以下几个方面做了深入研究: 1、针对两点较正法校正精度低而曲线拟合校正法在线运算量大的缺点,提出了一种以最小二乘拟合为基础的线性多段非均匀性校正方法,通过给定拟合精度,实现了算法的自动分段,同时给出各拟合段的相关参数,然后再利用这些参数进行校正。这一方法较传统两点多段校正法的校正精度有了明显提高,同时也避免了人为手工分段带来的不确定性,从而使这一方法具有了智能性。该方法在保证校正精度的前提下简化了算法的复杂性,使得硬件实现也变得相对容易,具有一定的通用性。 2、提出了一种新的基于滑动窗口的红外焦平面阵列盲元检测方法。基于实验标定的盲元检测方法应该说是目前普遍使用的一种方法,但是对于随着使用环境和时间变化新出现的盲元这一方法就无能为力了,鉴于此,本文提出了一种基于现场的盲元检测方法,该方法不需要实验标定,通过在线数据就能完成对盲元的重新检测和定位,实验结果表明这是一种行之有效的现场检测盲元的方法,具有较好的应用前景。 3、在充分研究现有盲元补偿方法的基础上,提出了一种改进的盲元补偿方法,改进后的方法有效的利用了邻域平均法与中值滤波法的优点,将线性补偿与非线性补偿技术很好的结合在一起,仿真实验表明其补偿效果是其它两种方法无法比拟的,获得了良好的视觉效果。


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