基于场景的红外成像非均匀校正算法研究

• 作 者: 国亚双
• 机 构: 航天科工集团第二研究院
• 出 处: 中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 红外探测器 红外焦平面阵列 红外图像 非均匀性校正

红外探测器是热成像系统的关键部件，焦平面阵列成像是红外热成像系统的发展趋势。采用焦平面探测器的成像系统具有很多优点，但其固有的非均匀性严重影响着红外传感器的成像质量。因此，如何校正它的非均匀性以快速准确地得到清晰的红外图像具有非常重要的意义。
目前国内外所采用的校正技术总体可分为两大类：基于定标和基于场景的校正技术。其中基于场景的自适应校正算法虽然目前实时实现还有些困难，但却是今后非均匀校正算法的发展方向。本文在美国专利的基础上，探讨了一种基于场景的红外焦平面阵列成像的非均匀性校正算法。利用各探测器单元的增益比率与相邻单元的增益比率的相关性，迭代实现增益和偏移量的校正，从而减小其图像的非均匀性。文中对算法的基本原理进行了严密推导，并通过仿真试验证明了该算法能够很好地校正红外图像的非均匀性。
全文共分五章，按如下顺序展开：
第一章为本文的绪论，主要阐述了红外焦平面技术的概况，分析了今后的发展趋势，并简单介绍了本文的研究内容。
第二章着重讨论了红外焦平面阵列非均匀性的定义及其产生原因和表现形式，并介绍了现有的各种校正方法的基本原理及其特点，给出了它们优缺点的比较分析。
第三章为本文的中心，详细阐述了邻域均值法的校正原理，并以一种抖动模式为例推导了增益校正系数和偏置校正系数的完整的数学表达式。最后总结了该算法的主要特点。
第四章分别以计算机模拟的非均匀性图像和真实的红外热图像为例，针对上述算法，进行了大量的仿真试验，给出了仿真实验结果并对结果进行了理论分析。
第五章分析总结了算法的复杂度问题，并在此基础上适当选择数字信号处理器件，给出了该算法的硬件实现方案和软件设计。