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1、第11章 红外焦平面阵列实时信号处理,章节内容：,11.1 影响红外成像质量的因素11.2 红外焦平面阵列的非均匀性校正算法11.3 盲元的检测和替代11.4 自动增益控制,11.1 影响红外成像质量的因素,11.1.1 响应的非均匀性 PtSi型IRFPA的非均匀性可做到小于1%，HgCdTe和InSb型IRFPA的非均匀性为10%左右 微测辐射热计IRFPA的非均匀性可达20%11.1.2 响应的漂移特性 工作条件的改变引起了响应漂移，如环境温度的波动、偏置电压的变化都可以导致IRFPA响应的漂移 11.1.3 盲元,11.1 影响红外成像质量的因素,11.1.4 红外场景的对比度 目标和
2、背景的温度差别决定红外图像的质量。定义：辐射功率对温度的微分和辐射功率的比值,11.1.4 红外场景的对比度,波段内黑体辐射对比度随温度变化曲线,11.1.5红外图像信号的特点,(1)红外图像中包含固定图案噪声、影响人眼视觉的亮点和暗点；(2)红外图像对比度低，空间相关性强，视觉效果模糊；(3)红外热图像反映了景物的温度分布，缺少立体感；(4)由于热成像系统的探测能力和空间分辨率低于可见光CCD阵列，红外图像的清晰度低于可见光图像；(5)红外图像必然存在漂移噪声、热噪声、Johnson噪声、1/f噪声等,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,算法分类：温度定标算法,基于场景的算法,一点温度
3、定标算法两点温度定标算法多点温度定标算法,时域高通滤波场景运动估计Wiener滤波和Kalman滤波,11.2.1 基于定标的校正算法,假定焦平面的单元的响应为线性：,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,为入射到第(i,j)个焦平面单元的辐照度；Xij()为第(i,j)个焦平面单元的输出信号；Gij为直线的斜率；Oij为直线的截距。,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,S1,S2,S1,S2,1,2,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,S2,S1,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定
4、标的校正算法,S2,S1,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,选择两个定标点1、2：,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,两点定标校正后的信号输出为：,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,采用最小二乘线性回归求取参数,11.2 红外焦平面阵列的非均匀校正算法,11.2.1 基于定标的校正算法,最小二乘法线性回归由参数拟合公式：,2 温度定标校正算法,(2)两点温度定标算法,标定技术获取校正系数的过程:,(1)调节热成像系统，使焦平面通过光学系统与平面黑体源对准,保证黑体平面成
5、像于焦平面上，并充满焦平面的整个视场；(2)调节黑体辐射源的温度到TL；测量焦平面每个像素的响应值，每个像素测试N组，求出每个像素在TL下的平均响应值以及所有像素的响应平均值；(3)调节黑体辐射源的温度到TH；测量焦平面每个像素的响应值，每个像素测试N组，求出每个像素在TH下的平均响应值以及所有像素的响应平均值；(4)计算每个像素的增益校正系数和偏移校正系数，并将其存储在查找表内，以供校正时取用。,11.2.2两点定标和运动补偿相结合的综合校正方法,图11.3 两点定标和运动补偿相结合的综合校正方法流程图,11.2.3 LMS自适应非均匀性校正算法,11.2.3 LMS自适应非均匀性校正算法,11.3 盲元的检测和替代,图11.20 盲元和正常像素的输出信号波形比较,11.3 盲元的检测和替代,帧内4邻域替代方式:,11.4 自动增益控制,图11.22 红外图像直方图 图11.23 可见光图像的直方图,11.4 自动增益控制,11.4 自动增益控制,图像灰度均值和标准方差,99.95%,
