基于TMS320C6678的高动态范围红外图像细节增强算法改进与实现

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678 DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。     

Research on the response model of microbolometer

There are certain limitations in the application of uncooled focal plane array (FPA) detector due to the lack of an effective response model which reliably transforms the target temperature to analog output voltage. This paper establishes the response model of microbolometer through researching the detection theory of microbolometer and the heat balance equation under the condition of the pulsed voltage bias. In the establishing process, we simplified the heat balance equation to acquire a simple answer. The experimental data show that, in the temperature dynamic range of 30 K, the biggest tolerance between the model data and the experiment data is 0.2 K; while in the temperature dynamic range of 100 K, it is 1 K. This model can reflect the real response of the microbolometer with only small differences which are acceptable in engineering applications.     

基于FPGA的红外焦平面成像条纹噪声逐帧抑制算法的研究

红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,随着器件工艺的进步,红外焦平面阵列探测器有了长足的发展,然而红外图像普遍具有信噪比低的缺点,这大大限制了红外焦平面的应用。与固定图案噪声（FPN）相比,随机噪声的最大特点是每帧均不同,因此去除该类型噪声的算法必须在一帧之内完成。提出了一种新型的单帧去除此类条纹噪声的算法并加以硬件实现,在单帧内设置适合的校正参数和阈值,达到在单帧图像内有效去除条纹噪声的目的。通过算法处理前后的图像对比以及客观的MSE、PSNR测试数据对比,证明了该算法能够有效地改善焦平面器件成像质量。     

混沌与湍流大气中的光通信

目前, 光无线通信的质量主要受到大气信道环境的制约, 大气信道中混沌介质与湍流的强烈扰动使得通信质量很差, 甚至通信中断. 提出了一种面到点的光无线通信机理: 利用面阵各单元的光信号在混沌介质中传输通道的空间非相干性, 通过桶探测器收集通过混沌介质的光信号的能量和, 平均各传输通道的交叉干扰, 降低混沌介质对光无线通信的影响; 利用随机噪声与随机编码的空间非相干性, 经过二阶相关运算, 构建新的信号传输方程, 减弱大气湍流及背景光对信号解码的干扰, 使得接收端并不需要窄带光学滤波器. 数值仿真和演示实验表明, 该光无线通信机理在混沌与湍流大气中的误码率为10^-4-10^-2, 能够实现复杂大气环境中的光通信, 在军事、抢险救援等方面具有重要应用价值.     

数据的多流形结构分析

建立了基于ALM和权值的LRR聚类改进模型,对高维数据进行分析,将其分为两个独立的子空间,并与传统k-means聚类模型进行对比,采用评价指标模型对聚类结果进行评价分析.提出的LRR聚类改进模型在正则项引入了权重系数w,可以更好地将扰动分开,求解结果及评价指标均有效地验证了其稳定性、精确度等性能均有所提升.建立了SMMC改进模型,对机器工件外部边缘轮廓进行分类.从求解结果可看出该模型非常适合用于处理混合多流形聚类问题,对于比较复杂的曲线有着很好的分类性能.按照数据预处理、数据建模分析、模型结果评价步骤,通过使用谱聚类分析和多流形学习方法,对所给出的高维数据进行分析和处理,并通过评价模型得出相应的评价指标,对数据的多流形结构进行了深入的研究和探讨.     

基于运动补偿的红外图像噪音时域IIR滤波算法

从模式识别的角度出发将图像分为运动区域和非运动区域,采用基于噪音分布模型的运动检测技术与基于概率松弛法的运动区域标号技术相结合对这两种区域进行具体划分,对分类后的图像采用时域IIR滤波,不同区域采用不同的影响因子,以期达到最终的运动补偿.仿真结果表明该方法有效抑制了噪音,同时并未引起明显的运动模糊,图像的视觉效果得到了极大改善.     

640×512制冷探测器非线性响应分析

由于制冷探测器焦平面制作工艺的缺陷,使其各部分组分不会完全相同,从而导致焦平面在进行光电转换时各个位置的光电流大小存在差异.本文以国产640×512中波凝视型制冷热像仪整机研制项目为基础,通过对探测器接收红外辐射并转换为光电流的过程中主要参量与焦平面材料Hg1-xCdxTe中组分x的关系进行分析,推导出探测器焦平面光电...     

基于运动补偿的红外图像噪音时域ⅡR滤波算法

从模式识别的角度出发将图像分为运动区域和非运动区域,采用基于噪音分布模型的运动检测技术与基于概率松弛法的运动区域标号技术相结合对这两种区域进行具体划分,对分类后的图像采用时域ⅡR滤波,不同区域采用不同的影响因子,以期达到最终的运动补偿.仿真结果表明该方法有效抑制了噪音,同时并未引起明显的运动模糊,图像的视觉效果得到了极大改善.     

电子倍增CCD噪音特性研究

讨论了电子倍增CCD的噪音组成及各自的产生机理,在此基础上建立了电子倍增CCD的总噪音理论模型.按照信号倍增过程的随机性,推导了电子倍增CCD的过剩噪音因子并求出了增益趋向无穷大时的极限值.对电子倍增CCD相机进行了噪音测试,采集了不同增益下噪音的输出波形和频谱图.根据增益和噪音电压的函数曲线,结合理论模型对不同增益下的噪音组成进行了定性分析.结果表明:低增益时,电子倍增CCD主要受限于读出噪音,高增益时则为暗电流噪音和时钟感生电荷.     

电荷载流子倍增寄存器中的倍增噪声

信号电荷在电荷载流子倍增寄存器中的强场下,吸收电场能量激发碰撞电离过程。电子碰撞电离过程激发的电子-空穴对具有独立性和随机性,其激发过程产生的倍增噪声主要是散粒噪声。借助于马尔可夫链定理,得到了CCM单元的倍增因子的计算方法,建立了电子碰撞电离的数学模型。在此基础上,推导了CCM单元倍增噪声的功率谱密度,表明其与倍增因子相关。