基于黑体标定的红外图像非均匀性校正系统设计

为提高某中波红外探测器的图像质量,设计了基于FPGA的红外图像实时处理系统,系统能够完成实时的非均匀性校正与盲元补偿处理。介绍了目前常用的非均匀性校正、盲元识别和补偿算法,并结合实际工程需求采用多点法进行非均匀性校正以及8点平均法进行盲元补偿。在仿真实验成功的基础上,基于FPGA平台构建了硬件平台。系统可以实现系数自定义更新,可以手动或自动完成非均匀性较正系数计算,以及实现盲元列表的自动更新操作。利用某国产中波红外探测器对处理系统进行了测试试验,实验结果表明:校正后图像非均匀性0.3%,盲元率0.001%。系统工作稳定、可靠,图像处理满足实时性和精度要求。     

高光谱干涉图像动态追踪补偿方法研究

结合基于位置姿态测量系统的目标动态追踪补偿校正和非等间隔快速傅里叶变换谱提取,提出一种机载遥感的高准确度校正方法.该方法通过位置姿态组合系统在承载平台稳定性较差的成像条件下进行实时姿态测量、主动校正、反馈补偿获取干涉图,再对校正后的干涉图进行空间变换和非均匀性谱提取,获得融合图像和目标光谱曲线.机载飞行实验表明:多谱段伪彩色融合图像效果良好,光谱反演准确度与传统校正方法相比有大幅提升.基于该方法的位置组合测量系统具有良好的机载环境适应性,可应用于稳定性较差的平台以及非干涉型原理的光谱成像探测系统,为机载高光谱图像运动误差一体化处理平台的研究提供了一条新途径.     

基于焦平面归一化响应特性的红外非均匀性校正

红外焦平面阵列的非均匀性噪音是制约红外成像质量的主要因素,非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术.本文提出了一种基于焦平面归一化响应特性且易于实现的非均匀性校正算法,并基于像元分布的卡方直方图提出一种新的图像非均匀性评估方法,即校正比例.该方法的校正输出考虑了每个像元的观测值与焦平面的响应信号的平均值,校正参量...     

基于焦平面归一化响应特性的红外非均匀性校正

红外焦平面阵列的非均匀性噪音是制约红外成像质量的主要因素,非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术.本文提出了一种基于焦平面归一化响应特性且易于实现的非均匀性校正算法,并基于像元分布的卡方直方图提出一种新的图像非均匀性评估方法,即校正比例.该方法的校正输出考虑了每个像元的观测值与焦平面的响应信号的平均值,校正参量通过将像元的输出与其理想校正结果之间的偏差用焦平面响应的平均值建立联系而计算得到.提出的校正比例兼顾考虑了焦平面响应的时间与空间特性,比现有的图像非均匀性评估方法更能合理衡量焦平面的非均匀性程度.多种非均匀性校正的评价数据以及实验结果表明,该算法的校正效果优于两点校正法与原值拟合二阶校正法,并对于响应异常的像元具有较强的校正能力.此外其校正准确度高,所需参量少,易于实时处理,具有较强的实用价值.     

基于衬底温度和贝叶斯估计的红外非均匀性校正（英）

分析了红外焦平面阵列(IRFPA)基于定标的非均匀性校正法(NUC)和基于场景的NUC算法各自的优势和问题,在此基础上提出了联合非均匀性校正方法。根据上电时刻焦平面衬底的温度值,从FLASH中提取事先存储的对应温度区间的增益和偏置校正参数,初步消除探测器的非均匀性。通过分析初步校正后图像残余非均匀性噪声的特性,提出了一种自适应非均匀性校正算法NSCT,对经过NSCT分解后的子带图像,利用贝叶斯阈值逐点进行信号方差和噪声方差估计,计算出残余非均匀性噪声后并加以去除。实验结果表明,该算法能有效提高校正精度,并具有更强的环境适应性。     

基于衬底温度和贝叶斯估计的红外非均匀性校正（英文）

分析了红外焦平面阵列(IRFPA)基于定标的非均匀性校正法(NUC)和基于场景的NUC算法各自的优势和问题,在此基础上提出了联合非均匀性校正方法。根据上电时刻焦平面衬底的温度值,从FLASH中提取事先存储的对应温度区间的增益和偏置校正参数,初步消除探测器的非均匀性。通过分析初步校正后图像残余非均匀性噪声的特性,提出了一种自适应非均匀性校正算法NSCT,对经过NSCT分解后的子带图像,利用贝叶斯阈值逐点进行信号方差和噪声方差估计,计算出残余非均匀性噪声后并加以去除。实验结果表明,该算法能有效提高校正精度,并具有更强的环境适应性。     

HgCdTe短波红外焦平面探测器校正技术

在短波红外成像光谱技术的应用背景下,对HgCdTe短波红外焦平面探测器的校正技术进行研究,包括坏像元校正和非均匀性校正,并提出先进行坏像元校正后进行非均匀性校正的探测器校正原则;在标准辐射源下,对正常像元的输出值进行正态分布拟合,并通过3σ准则设定正常像元输出值阈值的方法,确定探测器中坏像元的数量与位置,然后根据短波红外成像光谱技术的应用要求,对坏像元进行光谱二邻域均值替换;坏像元校正完成后,再采用运算量小、实时性强的两点法对探测器进行非均匀性校正。综合校正结果表明:探测器坏像元得到有效剔除,坏像元输出值得到良好校正,且非均匀性校正效果明显,图像细节更加丰富。     

基于MOS电阻阵列的红外目标模拟器非均匀性校正技术研究

红外成像目标模拟器是红外成像半实物仿真系统中的关键组成部分,基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是红外图像生成器的重要发展方向。其中红外图像生成的质量是设计和研制红外成像目标模拟系统需重点考虑的问题。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。结合实际应用,阐述了基于MOS电阻阵列的红外成像目标模拟器的非均匀性产生机理,建立红外目标模拟器的非均匀性修正数据库对红外目标模拟器的图像数据源进行校正和补偿,产生校正后的图像数据,完成对红外目标模拟器存在非均匀性的离线修正。     

基于梯度场景的非均匀校正方法

长波红外探测器经常被用于机载红外预警系统中,常受严重的非均匀性噪声干扰。为了校正探测器的非均匀性,补偿辐射响应非线性,提出了一种基于梯度场景的非均匀性校正方法。给出了探测器辐射响应非均匀性的观测模型;以标准黑体和梯度场景作为参考源,在理论上推导出校正系数表达式;利用原理样机进行了外场实验,并探测民航客机目标。实验结果表明:与基于黑体的两点校正方法相比,利用本文方法进行非均匀性校正后的图像,局部标准差峰值由8.57降低到2.39;对于相距50.64km的空中客车A319型客机,目标的信杂比由4.87提高到11.22。本文算法可以有效降低图像局部标准差,适用于机载红外预警系统。     

一种40Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散补偿

提出了一种用于40 Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散(CD)补偿技术。采用2×2光开关,色散补偿光纤(DCF)等器件构成可调节色度色散补偿器;提取中心频率为12GHz的窄带电功率信号作为反馈信号控制可调节色度色散补偿器,提取的窄带电功率值随系统中的累积色度色散值的增大而减小。实验证明,整个补偿系统的最长响应时间为0.7 s;补偿范围和补偿精度分别为81.55 ps/nm和5.28 ps/nm,通过增加光开关的数量和缩短每段色散补偿光纤的长度可以进一步提高补偿范围和精度。通过对比补偿前后系统的眼图可以看出:该系统能有效地补偿40 Gb/s光纤通信系统中动态变化的色度色散。     

彩色大面阵航空测绘相机前向像移补偿分析及误差纠正

为了提高彩色大面阵航空测绘相机的成像分辨率和测绘精度,对其前向像移补偿的可行性进行了分析,并设计了前向像移补偿机构。根据航空成像的中心投影模型,研究了前向像移补偿下航空测绘相机内、外方位元素的变化对成像过程的影响,证明了前向像移补偿的可行性;设计了一套基于等径共轭凸轮机构的前向像移补偿机构,并分析了各种误差因素对测绘精度的影响;提出了基于仿射变换的误差纠正方法。实验结果表明,提出的前向像移补偿方法正确,机构引入误差的纠正精度可以达到0.001mm。     

A novel methodology for photometric compensation of projection display on patterned screen

We propose a novel methodology based on the projector-camera (ProCam) system to address the photometric compensation issue for the projection display on the patterned screen.The patterned screen is treated as the combination of a perfect white screen and a color modulator.The perfect white screen is used to automatically and accurately characterize the ProCam system offline using the polynomial model,and the parameters of the color modulator can be efficiently recovered by employing only two gray images based on the linear reflectance model.The experimental results show that the color artifacts of the display image can be greatly improved with this methodology,which demonstrates its feasibility and validity in the photometric compensation.     

快速反射镜在像移补偿中的应用

本文提出了一种基于快速反射镜的像移补偿方法用于解决航空成像中的像移问题。首先通过计算航空相机在曝光时间内的像移速度证明了像移补偿的必要性;针对快速反射镜存在伺服模型不确定性的问题,设计了模型参考自适应控制器;最后通过实验验证了该算法的性能,结果显示:采用本算法后,快速反射镜的阶跃响应稳定时间降低了50%以上,在振动情况下快速反射镜的稳定精度都可以达到10μrad,精度比传统控制方案提升10倍以上。最终的像移补偿成像实验成功验证了基于快速反射镜的像移补偿方案有较高的工程应用价值。     

基于后推式航空数字相机像移补偿试验及效果评价

分析了航空数字相机像移的产生机理,提出了一种后推式像移补偿方法。搭建了航空数字相机的航拍仿真试验台,通过微米电机控制相机镜头反向运动的补偿速度和补偿量,实现后推式像移补偿。利用图像清晰度评价补偿前后的图像效果,补偿后像移残差值低于1/3像素。最后给出了后推式补偿方法与软件补偿方法的对比,结果表明,后推式补偿方法在补偿精度方面优于软件补偿方法,说明了该方法的可行性。     

单光路分光光度计中光源影响的软件补偿方法

在单光路分光光度计中,照明光源随时间变化的不稳定性通常对颜色测量有很大的影响。在分析了光源随时间变化规律的基础上,提出了用软件自动修正单光路分光光度计的测量结果,从而排除了光源不稳定性所带来的影响。由实验数据找出的规律构造了两个修正因子:时间修正因子和波长修正因子。用它们对测量结果进行修正。实验证明这种方法有效的减弱了光源的影响。     

Complex adaptation-based LDR image rendering for 3D image reconstruction

A low-dynamic tone-compression technique is developed for realistic image rendering that can make three-dimensional (3D) images similar to realistic scenes by overcoming brightness dimming in the 3D display mode. The 3D surround provides varying conditions for image quality, illuminant adaptation, contrast, gamma, color, sharpness, and so on. In general, gain/offset adjustment, gamma compensation, and histogram equalization have performed well in contrast compression; however, as a result of signal saturation and clipping effects, image details are removed and information is lost on bright and dark areas. Thus, an enhanced image mapping technique is proposed based on space-varying image compression. The performance of contrast compression is enhanced with complex adaptation in a 3D viewing surround combining global and local adaptation. Evaluating local image rendering in view of tone and color expression, noise reduction, and edge compensation confirms that the proposed 3D image-mapping model can compensate for the loss of image quality in the 3D mode.     

周视大像旋稳海天线方位截距补偿算法

 为使两轴周视光电探测系统在三自由度扰动和大像旋条件下搜索并跟踪水面目标,在虚拟天际线焦平面像五自由度解析表达式基础上,推导出以目标像点和像旋中心线距离作为补偿截距的周视大像旋稳海天线方位截距补偿算法。通过对补偿截距与系统焦距的比值求反正切函数得到补偿角的绝对值,将目标像点和像旋中心点坐标转换到方位旋转坐标系下,并以转换后二者横坐标的代数差正负号作为补偿量的符号判据。该算法是在存在非线性大角度像旋情况下使目标像点逼近像旋中心线,与俯仰机构的向量角补偿算法联动能够使目标像点始终逼近焦平面原点。数学模型仿真验证了单次补偿能够将残差减小到1%左右,真实工况试验也验证了方位截距补偿算法的合理性。     

列图像中遮挡缺损图像补偿算法

针对动态图像的遮挡缺损问题,提出了基于图像块的帧间预测算法,可以检测出序列图像中的遮挡缺损区域;利用帧间灰度相关性修正补偿算法进行遮挡缺损区域补偿,利用修正的像元对缺损区域进行补偿能够克服传统插值补偿算法补偿痕迹明显的缺点.仿真结果表明:该算法补偿处理区域与邻域灰度过渡平滑,消除了补偿痕迹,补偿效果比较理想.     

Fast Estimation of Scatter Components Using the Ordered Subset Expectation Maximization Algorithm for Scatter Compensation

In this work we propose a method for scatter compensation in single photon emission computed tomography imaging, by which we can estimate the scatter components in projections in high speed with good accuracy. The method is that we first estimate the scatter components in projections based on scatter response kernels by one time of ordered subsets expectation maximization iterative reconstruction, and then subtract the estimated scatter components from the projections and complete reconstruction by filtered back-projection method. The principle is that the image corresponding to the scatter components in projections consists largely of low-frequency components of an activity distribution; these low-frequency components will converge faster than the high ones in iterative reconstruction. Therefore, we can estimate the low-frequency component image before the image converges with the high-frequency ones, and obtain the scatter components by re-projecting the low-frequency component image with scatter response kernels. The effects of the proposed method were compared with the dual- and triple-energy window methods using experimental measurements. The results show that good accuracy in estimated scatter components, good uniformity of scatter compensation at the center and the side of an object, and good noise property can be acquired by this method.