1024元MCT红外焦平面线列等角度扫描成像系统

文章介绍了一种带读出电路的１０２４元短波ＭＣＴ红外等角度扫描成像系统．叙述了该扫描成像系统的构成,在图像处理中应注意的两个主要问题:探测器非均匀性校正和行列图像信号的修正．该扫描成像系统采用国产１０２４元线列ＭＣＴ(碲镉汞)焦平面器件,自行研制的同轴透射式光学系统和一维等角度并行扫描方式,扫描效率超过８８%,扫描半周期为５秒,每帧像素为１０２４×１６００．该系统在野外获得了较为理想的红外图像．

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。

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。

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。

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。

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。

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。

一种新的基于特征直方图分解的红外焦平面阵列无效像元判别方法

为有效地判别和剔除红外焦平面阵列(IRFPA)的无效像元,本文在分析了IRFPA有效像元响应模型的基础上,指出在均匀输入时IRFPA有效像元输出值的均值差(DOM)和标准差 (STD)特征的分布具有正态性,通过采用自适应投影匹配分解法对特征直方图进行高斯分解,进而估计出有效像元DOM和STD特征的分布区间,从而得到了判别无效像元的分类准则.针对实际IRFPA图像数据的实验表明,本文提出的无效像元的判别方法是有效的.

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。

红外焦平面阵列无效像元检测技术研究

提出了一种基于噪声等效温差(NETD)和灰度最小方差的红外焦平面阵列无效像元检测方法。无效像元包括过热像元和死像元。首先利用三维噪声模型建立图像数据集,然后分别判断过热像元和死像元。通过像元的噪声电压值与10倍NETD的比较来实现过热像元的判别;对于死像元的判别处理是,设计了9个不同的窗口,分别计算每个窗口的方差并选取方差最小的窗口,最后通过比较窗口中心像元灰度与均值灰度的差值是否落在3倍方差内作为评判死像元的标准。最后通过实验证明,该方法具有误判率较小,定位准确率高等特点。

红外焦平面阵列失效元动态检测与校正算法

为克服失效元造成的图像固定噪声,改善红外焦平面阵列的成像质量,提出了一种基于场景的红外焦平面阵列图像传感器的失效元动态检测与校正算法。通过分析图像传感器正常像元和失效元的表现特征,并根据红外焦平面测试验收国家标准的规定,确定了区别正常像元和失效元的灰度阈值电平,并用双向线性外推的方法判定具体的失效元在一帧图像中的位置,根据失效元的判定算子和新型校正算法实现了对检测出失效元的实时校正。实验证明该算法简单可靠,易于硬件实现。

红外焦平面阵列坏元检测算法

红外焦平面阵列器件因为制造材料、工艺的影响,难免存在坏元问题,降低了红外图像的质量,影响检测系统的检测概率和虚警率。描述了坏元的特性,分析了其产生机理,利用其特点给出了多帧分析检测坏元的算法。仿真结果表明,该方法简洁可靠,易于实现。最后利用中值滤波法将检测到的坏元进行了补偿。

红外焦平面阵列盲元的电平判别法

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、噪声判据和电平判据三种。研究着重于第三种盲元判据——电平法的判别原理,结合实际测试结果,分析了该方法存在的不足,提出了改进的电平判别盲元的标准。采用改进的同心圆电平判别方法后,提高了盲元判别的一致性,减少了盲元的漏判与误判。然后根据电平法判别盲元的原理,提出了基于输出波形和灰度图的盲元判定方法。与红外焦平面阵列专用测试系统对比的结果表明,这两种方法对焦平面阵列盲元判别的准确率分别达到了90%和82%,为红外焦平面阵列提供了两种直观、快捷、简便的盲元判定途径。

一种新的红外焦平面阵列盲元检测算法

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,提出一种双参考辐射源+定义检测算法。实验结果表明,该算法具有盲元误检率低,查找快速等优点。

一种新的红外焦平面阵列盲元处理算法

为了有效检测和补偿红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元,提出一种IRFPA盲元即时处理的新算法。该算法利用红外系统实时成像过程中盲元与有效像元的窗口响应率存在的显著差异性,实现盲元的快速检测;依据图像信息的时空相关性实现盲元的在线补偿。最后给出了盲元处理的硬件实现过程。实验结果表明:该算法流程简单,通用性强,能够对系统工作过程中随机出现的盲元进行即时检测和补偿,在实际工程中具有较大的应用价值。

碲镉汞焦平面阵列无效像元(盲元)特征与成因

中波或长波红外焦平面阵列有效像元率递减的变化趋势,必然是由制造工艺缺陷、特定的工作应力或环境应力引起的某种机理造成。根据红外探测器输出信号电压的数学模型,通过信号传输分析、性能评价测试数据统计分析,运用统计图形、响应曲线及输出信号电压灰度图等可视化手段,直观地呈现无效像元的类型、数量、位置、分布,以及像元信号电压、噪声电压和响应电压等无效像元特性。统计分析显示,像元中心距15μm的中波320×256探测器杜瓦制冷机组件,在使用过程中平均表观有效像元率相对于初始有效像元率减小1.07个百分点,平均有86.45%的表观无效像元为不稳定的闪元和漂移像元,设计和制造缺陷导致使用无效像元的响应直线呈水平状、响应电压趋于0,热适配引起的应力是造成线状分布使用无效像元簇的原因。提出用不同黑体温度条件下像元信号电压超出平均值±(6%~7.5%)的判别准则筛选识别无效像元的方法。

红外焦平面阵列盲元补偿算法研究

提出了一种补偿盲元的新算法,它首先利用自适应中值滤波检测红外焦平面阵列上可能的盲元点,然后再使用细节保持变分法对所挑出的盲元点进行补偿。这样,由于既保护了边缘又抑制了噪声,因此恢复出的图像质量明显优于传统的平滑滤波方法。仿真结果表明,本算法对噪声水平为25%的图像进行恢复后,其峰值信噪比仍可达到34.918 dB。