高灵敏面阵红外相机实测图像盲元检测与补偿方法

使用面阵红外相机,可大大提高成像视场角,使大视场高空间分辨率红外成像成为可能,但是高辐射分辨率面阵相机具有高灵敏度,在进行挂飞实验时,会实时的产生盲元,凭借硬件升级无法完全避免盲元产生的问题,因此对红外图像有效进行盲元检测和补偿成为需要研究的课题。本文提出一种改进的基于场景的盲元检测方法,通过对连续时域红外图像求均匀背景图像得到差值图像,结合三梯度检测法,利用空域灰度中值和梯度绝对值之间的关系,设置阈值对盲元进行判别,在进行盲元补偿后得到处理后的图像。实验结果证明该方法效果明显,能有效地检测到连续的盲元块,检测更加准确,在后续进行盲元补偿时,图像质量也进一步提升。

一种集成式红外偏振探测器的盲元检测方法研究

现有红外偏振探测器盲元检测主要依据GB/T 17444-2013中的判别方法,这会忽略对某些无法正常响应偏振光的异常像元的统计。这些像元无法通过国标剔除,严重影响成像质量,因此需要在原有盲元检测方法的基础上叠加一种偏振盲元检测方法,从而更精准地对偏振红外探测器进行盲元评价。提出了一种通过依据电动起偏器进行消光比测试来获得偏振盲元的方法,可以极大程度地减小由内部偏振角度刻蚀带来的测试误差,同时可以实现对偏振器件偏振盲元与常规过热像元、死像元的多维度同时检测。利用本单位自行研制的320×256探测器进行实验验证。采用国标识别的盲元数量为1010个;引入偏振盲元后,盲元数量为1178个,总体盲元数量比前者增加了0.2%。

一种提高红外焦平面阵列盲元检测精度的方法

针对红外成像系统在条纹噪声和非均匀性噪声干扰下盲元检测精度差的问题,提出了一种将小波滤波和"3σ"原则相结合的盲元检测新方法。首先用小波变换对含有条纹噪声和非均匀性噪声的图像进行预处理,再用"3σ"原则对其进行盲元检测。仿真结果表明该方法消除了噪声对盲元检测的影响,有效地解决了"3σ"原则检测精度低的问题。

红外焦平面器件盲元检测及补偿算法

在分析盲元响应特性的基础上 ,利用红外焦平面阵列对双参考辐射源的响应数据和相邻像元成像数据的相关性 ,提出了一种基于双参考辐射源的盲元现场自动检测和插值补偿算法 ,实现了盲元的自动检测和校正 实验结果表明 :该方法具有对盲元查找速度快、定位准确率高。

红外焦平面阵列盲元检测算法

为提高红外焦平面阵列盲元的定位精度,分析了盲元的产生机理,指出了探测器所处环境温度对探测元的探测能力以及焦平面阵列的盲元数量和位置分布的影响,提出了一种考虑环境温度差异的红外焦平面阵列盲元检测算法,精确定位了不同温度范围内的盲元位置。实验结果表明,该算法可将随环境温度改变而改变的盲元位置信息准确检测出来。

基于模糊中值的IRFPA自适应盲元检测与补偿

红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元既包括因材料与制造工艺的缺陷而导致的固定盲元,也包括因环境温度的漂移而出现的随机盲元。基于场景的盲元检测与补偿算法是去除这两种盲元,提高IRFPA成像质量的有效手段。针对目前滤波类场景检测算法无法有效区分弱小点目标和随机盲元的缺陷,重点研究了随机盲元的响应特性和噪声特性,并提出了一种基于模糊中值与时域累积的盲元自适应检测与补偿算法。首先利用模糊中值滤波器从场景中提取出潜在的盲元,并通过多帧累积确定固定盲元和随机盲元的正确分布,最后对盲元进行实时补偿。实验结果证明:该算法可以有效地实现对盲元的校正,同时避免对弱小点目标的误判别。

红外焦平面阵列盲元簇成因分析

红外焦平面阵列中盲元簇的存在增加了系统盲元补偿算法的难度和复杂度。同时,基于算法处理的红外系统对盲元簇的要求更加严格,导致红外焦平面阵列的合格率大大降低。通过对大量红外焦平面阵列产品的测试,得到了盲元类别的统计结果:单个盲元、盲元对和盲元簇的盲元分别占盲元总数的60.8%、17.6%和21.6%。经分析,确定了盲元簇的几种主要成因:前工艺阶段的材料缺陷、光刻图形缺失、铟渣残留和铟柱缺陷;后工艺中的铟柱未连通、应力导致的芯片碎裂;可靠性试验诱发的缺陷暴露与扩大。研究结果表明,在探测器材料的筛选、铟柱制备技术、低应力的工艺和结构技术等方面做进一步的优化工作,可以降低盲元簇产生的几率,从而提高红外焦平面阵列的性能和成品率。

红外图像盲元自适应检测及补偿算法

基于场景的盲元检测与补偿算法能有效地克服固定和随机盲元造成的图像亮点与暗点,提高探测器成像质量。通过将待检测图像分解为盲元目标和一般背景,建立迭代修正的背景预测模型提高预测准确度,并根据盲元和正常像元的残差能量统计差异完成单帧图像盲元检测。依据盲元缓变特征,利用建立的背景预测模型和盲元检测结果设计补偿算法,实现了单帧和序列图像的快速盲元补偿。结果表明:该算法对孤立和连续盲元均能准确检测,校正效果好,是一种有效、实用和易于软、硬件实现的在线检测及补偿算法。

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大。在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础。

采用双阈值的非制冷IRFPA盲元迭代检测算法

盲元是影响非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)成像质量的因素之一。在对非制冷红外焦平面阵列中盲元的响应特性分析的基础上,提出一种基于双阈值快速迭代盲元检测算法。该算法基于双参考辐射源,采集辐射源两个不同温度下的成像图像,当非制冷IRFPA器件工作在线性区时,正常像元的灰度响应会随外界温度而发生变化,且该变化呈近似线性关系;此时,盲元的灰度响应几乎不随着温度的变化而改变,表现为某一固定灰度值,因此,可利用非制冷IRFPA响应的这种线性特征来检测出过热像元和死像元。实验结果验证了该算法的有效性,为非制冷IRFPA的盲元补偿提供了基础。

红外焦平面阵列盲元检测及补偿算法

为了消除非制冷红外焦平面阵列图像盲元、改善成像质量,利用红外焦平面阵列盲元相应特性和相邻像元的相关性,提出了一种基于阈值+相邻像元检测及加窗中值补偿算法。结果表明,阈值+相邻元检测算法实现盲元误检率低、快速查找等优点;利用加窗中值的盲元补偿算法,可以使盲元图像得到明显改善,保持图像信息的完整性,同时,算法易于硬件实现。

红外焦平面阵列盲元类型与判别

红外焦平面阵列中盲元的存在降低了红外图像的质量以及红外系统的性能。在系统应用中可以使用算法对盲元进行补偿,但对于焦平面阵列研制而言,盲元的状态却是决定其是否合格的重要因素之一。通过对红外焦平面阵列工艺过程的分析,确定了盲元的4种主要类型、产生的工艺过程和形成的原因。研究了每种类型盲元的特征和表现形式,推导出像元输出电压与盲元种类之间的关系表达式。据此提出了一种简捷的盲元类型判别方法:通过观测盲元的输出波形,即可判定它们的类型。根据盲元类型,可定位于相应的工艺过程,在实现工艺和质量监控的同时,有助于降低红外焦平面阵列的盲元数量、提高制备技术和成品率,保障批产的稳定性。

红外焦平面阵列的盲元自适应快速校正

为实现红外焦平面阵列(IRFPA)盲元的自适应快速校正,本文设计了一种基于三梯度阈值检测的快速盲元校正方法。先通过优化L0范式的约束方程消除图中的非均匀条纹,排除干扰,再对水平、竖直和对角3个方向进行梯度阈值检测,找到盲元位置点,并与中值滤波结果进行点对点匹配,剔除误检测点,最后通过局部中值滤波完成盲元校正。依据盲元的缓变特性,通过合理更新盲元模板实现了单帧和序列图像的快速盲元校正。实验结果表明:相比于传统方法,本文方法的信噪比(SNR)和峰值信噪比(PSNR)提高了10~14dB,结构相似度指标(SSIM)提高了0.01~0.02,对图像中的随机和连续盲元的校正效果都很好,同时运算速度得到了大大提升,在保证图像质量指标的情况下速度提升了3~10倍,可以在到实际红外系统中实现动态检测和实时处理。

一种新的红外焦平面阵列盲元检测方法

提出了一种基于滑动窗口的自适应阈值盲元检测方法。该方法首先以某一像元为中心进行加窗,计算加窗后的均值与标准差,然后通过比较窗口中心像元灰度与均值的偏差是否大于3倍标准差来判断其是否为盲元。仿真结果表明,该方法查找速度快、定位准确,是一种比较实用的现场盲元检测方法。

红外焦平面阵列探测器盲元检测算法研究

受材料、制造工艺等因素的影响,红外焦平面阵列探测器均存在一定数量的盲元。在分析探测单元响应特性的基础上,提出一新的盲元检测算法。通过调节探测单元响应的显示动态范围,利用设定阈值完成盲元检测。实验表明,算法不受盲元簇大小的影响,查找速度快、定位准确率高,有效提高了图像质量。

盲元综合检测和补偿算法

本文在总结国内外盲元检测和补偿算法的基础上,按照盲元表现形式的不同将其分为死像元、暗电流像元、噪声像元和闪变像元。并利用红外焦平面,对不同参考辐射的响应数据采用了不同的检测算法进行检测。与传统算法比较,该算法考虑了暗电流像元和闪变像元,且分类检测分设标准,检测精度高。利用相邻像元的相关性,提出了一种基于边缘检测和盲元块判断的补偿算法,能较好的保留边缘和补偿盲元块。

热红外高光谱成像仪光谱匹配盲元检测算法

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。

红外焦平面阵列盲元判据的相关性研究

红外系统中探测器盲元的存在降低了红外图像的质量和红外系统的性能。在红外焦平面阵列最终性能的测试评价中,盲元的判定主要有响应率判据、噪声判据和直流电平判据三种。本文研究了直流电平判据同其他两种盲元判据之间的关系:电平低于正常像元的盲元具有噪声高、响应低的特征;电平高于正常像元的盲元具有噪声低、响应低的特征。实际测试的数据验证了分析的结果,具有较高的判别准确率。电平判据在实现判别盲元的成因与类型的同时,亦可以推断出像元噪声和响应率的状态以及这两种判据的判别结果。在探测器的制造过程中,简单的判别准则有助于早期剔除不合格品;在系统应用中,可快速评估探测器的变化以及新增盲元的原因和特征。

基于多方向小波提升IRFPA盲元检测精度方法

红外焦平面成像质量受材料生长及器件制备工艺的影响,易出现盲元、条纹噪声等缺陷。条纹噪声经常会导致盲元的检测偏差,准确的盲元检测对于后续图像处理具有重要意义。利用双密度双树复数小波分解的多方向性小波系数,结合广义高斯分布将高频小波系数按照对条纹噪声影响程度分别赋予不同权值并进行单支重构,消除了条纹噪声对盲元检测的影响,得到初步"干净"的预处理图像,进而对预处理图像运用3σ准则进行盲元检测。通过短波Hg Cd Te红外焦平面成像的实践验证,该方法对具有条纹噪声特征的红外图像盲元检测更加准确。

采用特征直方图的红外焦平面阵列盲元检测方法

红外探测器受材料和工艺等的限制,普遍存在盲元问题,降低了红外成像系统的图像质量,影响了目标检测系统的检测概率和虚警率,因此,有效检测盲元是红外图像处理领域的一个重要研究方向。在分析了有效像元校正模型的基础上,指出均匀辐照下红外焦平面阵列(IRFPA)有效像元非均匀校正后灰度图像的均值(MEAN)和标准差(STD)具有正态分布特征,对特征直方图采用自适应正交投影分解法进行高斯分解,得到有效像元校正后的MEAN和STD特征分布区间,最终得到盲元的分类准则。对IRFPA进行的验证实验结果表明,该方法获得了令人满意的结果,证实了所提出检测方法的有效性和科学性。