国产非制冷红外探测器新型场景校正方法

现有国产非制冷红外探测器多采用挡板校正进行非均匀性校正,影响了红外探测器的观测效果与目标搜跟。为了拓展红外探测器的应用方向与领域,提出了一种国产非制冷红外探测器新型场景校正方法,通过改进的神经网络场景校正方法去除高频非均匀性,再通过时空联合的低频滤波去除低频非均匀性。应用该方法的某国产非制冷红外机芯,工作1 h后图像非均匀性为0.5%。该方法具有良好的校正效果,并且能够有效地抑制“鬼影”现象,有利于减少红外成像系统的体积与功耗,有利于国产非制冷红外探测器在航天、航空、武器装备等多领域的应用。     

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。     

一种适用于红外搜索跟踪系统的实时非均匀性校正算法

针对目前红外搜索系统实用性较强的两点非均匀性校正存在难以实时跟踪图像非均匀的不足点,提出一种新的基于两点非均匀性校正和基于场景的实时联合校正算法。该算法利用两点校正提供基础校正系数,并充分利用红外搜索系统大数据量的特点,对实时数据量进行统计、分析,进而找出系统非均匀性随时间的漂移量,解决只采用两点校正算法带来的红外图像退化的问题。多次试验证明,采用联合非均匀校正算法的相对非均匀度由两点校正的5%降到了2%左右,并具有时间稳定性,获得了较好的校正效果。     

小波变换的红外焦平面阵列非均匀性校正算法

红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性是其应用中必须解决的技术难题之一。基于小波理论,提出了一种基于成像场景的红外焦平面非均匀性校正算法。该算法选择合适的小波函数对红外成像序列进行小波分解,而后对分解的信号计算出相应的统计量,从而得出红外焦平面非均匀性校正的偏置和增益校正系数,以此最终实现非均匀性校正。对真实红外序列图像的处理效果验证了该算法可较好地实现非均匀性校正。此外该算法对慢变化量具有较好的自适应性,可较好地抑制一般基于场景统计的非均匀性校正算法中出现的"人工虚影"的现象。     

红外分焦平面偏振探测器的校正实验误差分析

红外分焦平面偏振探测器存在严重的非均匀性问题,导致获得的偏振信息准确度降低,通过校正实验能够有效消除非均匀性带来的影响。在实现红外分焦平面偏振探测器校正的基础上,分析实验装置中定标光源的非均匀性和辐射强度等因素对最终校正效果引入的误差干扰,验证了使用均匀光源的必要性以及光源强度对实验装置抗噪声能力的影响,为实现探测器的精确校正提供了装置选取的参考准则。进一步开展了探测器校正后的成像实验,结果表明,目标的偏振特征信息恢复效果明显。     

不同非均匀性校正温度的红外测温技术

为使制冷型中波红外热像仪在不同环境温度下经过非均匀性校正后保持较高的测温精度,研究了考虑非均匀性校正温度效应的中波红外热像仪标定模型。利用不同温度的面源黑体对热像仪进行非均匀性校正,然后对黑体目标进行测温实验,获得了不同校正温度下热像灰度与黑体辐射亮度之间的变化关系,建立了目标的测温数学计算模型,最后对测温结果进行误差分析。结果表明：在不同校正温度下,热像灰度相对非均匀校正辐亮度的漂移可做线性化处理,且与目标温度变化无关。在非均匀性较低的测温范围内热像仪的测温误差小于±0.22 ℃,极大减小了制冷型中波红外热像仪在不同校正温度下非均匀性校正后的测温误差。     

不同非均匀性校正温度的红外测温技术

为使制冷型中波红外热像仪在不同环境温度下经过非均匀性校正后保持较高的测温精度,研究了考虑非均匀性校正温度效应的中波红外热像仪标定模型。利用不同温度的面源黑体对热像仪进行非均匀性校正,然后对黑体目标进行测温实验,获得了不同校正温度下热像灰度与黑体辐射亮度之间的变化关系,建立了目标的测温数学计算模型,最后对测温结果进行误差分析。结果表明:在不同校正温度下,热像灰度相对非均匀校正辐亮度的漂移可做线性化处理,且与目标温度变化无关。在非均匀性较低的测温范围内热像仪的测温误差小于±0.22℃,极大减小了制冷型中波红外热像仪在不同校正温度下非均匀性校正后的测温误差。     

一种新的基于平稳小波变换的红外焦平面非均匀性校正技术

在分析固定图案噪音频率分布的基础上,提出了一种利用平稳小波进行非均匀性校正的方法.选择合适的小波函数对红外图像序列进行分解,从而估计出非均匀性校正的增益和偏置系数,最终实现红外焦平面阵列的非均匀性校正.利用小波的多分辨性质,提高了低频部分的频率分辨率,有效的抑制了一般基于场景统计校正算法中易于出现的“人工鬼影”现象.用真实的红外图像序列进行了处理,实验证明了算法的优越性.     

基于系统非线性的红外焦平面非均匀性校正

采用系统非线性描述和分析方法,从基于红外参考辐射源的校正算法原理入手,提出了一种新的红外焦平面非均匀性校正方法.该算法将每个探测器单元视为一个非线性系统,因此,该算法原理既对基于红外参考辐射源的非均匀性校正算法成立,对基于场景的校正算法在一定条件下也有效,能够适应非均匀性随时间和环境改变而发生缓慢变化的情形,是一种自适应算法.     

基于Savitzky-Golay加权拟合的红外图像非均匀性条带校正方法

针对红外成像探测器单元响应不一致等因素导致的图像非均匀性条带问题, 提出了基于直方图加权和Savitzky-Golay拟合的非均匀性条带校正方法。首先, 计算每列的归一化直方图函数并将其作为权值对图像进行加权运算;然后, 利用Savitzky-Golay滤波器对加权后的图像列均值和列方差进行拟合, 并将结果带入校正公式, 通过可调参数的迭代完成校正。实验结果表明:该方法能有效地去除非均匀性条带, 保留图像的光谱辐射信息和纹理细节, 各项评价指标均提高10%。     

Determination of Thermal Parameters of Vanadium Oxide Uncooled Microbolometer Infrared Detector

Vanadium oxide thin films are the potential candidates for uncooled microbolometers due to their high temperature coefficient of resistance (TCR) at room temperature. A 2D array of 10-element test microbolometer without air-gap thermal isolation structure was fabricated with pulsed laser deposited vanadium oxide as IR sensing layer for the first time. Infrared responsivity of the uncooled microbolometer was evaluated in the spectral region 8-15 m. The device exhibits responsivity of about 12 V/W at 30 Hz chopper frequency for 20 A bias current. Thermal time constant (), Thermal conductance (G) and thermal capacitance (C) are the thermal parameters characterize the performance of the uncooled microbolometer infrared detectors are determined as 15 ms, 10^-3 W/K and 3.5 × 10^-5 J/K respectively. The influence of the thermal parameters on the performance of the microbolometer is discussed.     

微透镜列阵提高红外探测器探测能力的方法研究

研究用微光学方法提高红外探测器探测能力的机理,通过实验将锗微透镜列阵耦合到180元HgCdTe焦平面红外探测器上,使耦合组件探测率提高到原来的2．8倍,提出的光学耦合效应概念为客观评价微光学聚能元件综合质量及耦合机构性能提供了一种新的方法。还对微透镜列阵的冷屏效应进行了讨论。     

放射性束弹性散射实验中的一种位置校准方法

在弹性散射实验中,探测器的位置校准是非常重要的。结合兰州放射性束流线(RIBLL)的实际情况,以低能轻炮弹在重靶上的弹性散射截面在前角区为卢瑟福散射的事实为依据,发展了一种简单而有效的位置校准方法。通过蒙特卡洛模拟来检测弹性散射角分布与不同方向上位置未校准时的依赖关系。该方法成功地应用在~7Be与重靶的弹性散射实验中,得到了正确的微分截面角分布。     

一种基于场景的红外图像非均匀性校正算法

提出了一种基于场景的红外图像非均匀性校正算法。该算法结合了两点定标校正算法和基于场景的改进的恒定统计算法,将两点校正算法的校正系数作为恒定统计算法的系数初值,并引入阈值进行运动状态检测,对运动场景和非运动场景分别进行系数更新。实验表明,该算法可以实现对红外图像非均匀性的校正,对于本文实验中的视频图像,在100帧时算法收敛,其收敛时间优于其他传统基于场景的非均匀性校正算法,并一定程度上抑制了"鬼影"现象。     

红外探测器的高频测试

研究了长波8~15μm波段,阻值大于440ΩMCT光导红外探测器,探测率在10kHz,14μm大于4×1010 cm·Hz1/2/W,在1kHz和10kHz中心频率下的噪声测试,中波5~8μm红外光伏型InSb器件,探测率在25kHz,8.26μm大于1×1011 cm·Hz1/2/W,在1kHz和255kHz中心频率下的噪声测试,并对器件信号进行了测试。信号和噪声测试是在124A锁相放大器测试系统测试,对124A测试系统的不确定度进行了分析,并与动态信号分析仪35670A对器件在0~50kHz频谱范围的噪声进行了测试和比较。实验结果表明,高阻值的光导器件在1kHz和10kHz中心频率下噪声相差约1.4倍,光伏型InSb器件在1kHz和15kHz中心频率下噪声相差约1.5倍,信号测试结果在1kHz下和3kHz中心频率下变化不超过3%。通过测试和比较,对高频下的测试给出了建议。     

Data Correction Method for Improving the Spatial Resolution of a Position-Sensitive 10B Neutron Detector

Physics of Atomic Nuclei - A technique for correcting experimental data from a position-sensitive neutron detector with an active layer of solid boron-10, where the charge division method is used...     

Analysis of Optical Readout Sensitivity for Uncooled Infrared Detector

An optical readout uncooled infrared detector, employing a substrate-free focal plane array with pitch size 60μm, is established. The reflector deformation induced by the stress mismatching of the bi-layer structure is discussed and, in turn, a universal solution to determine both the optical readout sensitivity and the optimal filter position is found. By applying this solution, the optical readout sensitivity for the ideal plane reflector could theoretically increase by 80% as compared with the conventional operation, and the sensitivity loss caused by the reflector deformation can also be reduced to a reasonable level.     

适应积分时间调整的红外图像非均匀性校正方法

针对应用常规红外图像非均匀性校正方法在变积分时间时,图像灰度值会发生改变的现象,提出了一种适应积分时间调整的红外图像非均匀性校正方法.该方法将不同积分时间、不同温度的黑体定标数据和对应的理论红外辐射量整合为一个整体数据库,借助神经网络损失函数和误差反向传递机制,对模型中的校正系数进行学习.训练得到的校正网络能在红外相机积分时间实时调整过程中,保证图像均匀地稳定输出,对后端红外图像处理有着重要意义,并验证训练该网络不需要大量定标数据.而针对红外探测器响应漂移的现象,则提出了在线修正校正系数的方法以有效应对.     

用于红外探测器的高红外吸收率结构研究进展

高红外吸收是实现高灵敏度红外探测器的一个重要途径。探测器的响应率与热吸收率紧密相关。高红外吸收将提升红外探测器的探测性能。鉴于高吸收率的重要性,对国内外研究中典型的高红外吸收结构的研究进展进行介绍。目前典型新型高吸收结构有基于新型材料(如超材料)的高吸收结构和基于金属光栅高吸收结构。研究表明这些结构在某些波段可实现近100%的完美吸收,是发展高灵敏探测器的新途径。     

The Piecewise Two Points Autolinear Correlated Correction Method for Fourier Transform Infrared Baseline Wander

Baseline wander always blurring or even deteriorating analytical results, it is necessary to correct in order to perform further data analysis. Several correction algorithms have been proved to have some effect on this correction. However, these methods require user intervention or may be complicated and time-consuming. A novel algorithm named the autolinear correlated correction basing on piecewise was proposed. This method first divided the raw spectrum into different regions according to no absorption or nonsensitive bands which had very low or no sensitivity to target gases. And then spectrum lines were selected in every band and their means were calculated. Spectrum lines which were closest to the average were selected as the band center. According to the algorithm, the parameters of constant and autocorrelation coefficient were calculated within each band. Finally, baseline was corrected by the determined parameters. Experimental results on real spectrum demonstrated the effectiveness and high efficiency of the algorithm, making it suitable for the fully automated and online baseline correction.