基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性实时压缩校正研究

针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大,实时处理难于实现的特点,利用高速DSP硬件对红外焦平面阵列的非均匀性进行实时压缩校正.以两点校正为例,详细阐述了硬件压缩校正原理和实现步骤,并给出实验结果.实验表明:基于DSP的非均匀性实时压缩校正系统生成的图像比较清晰,校正过程简单,程序调试方便,能够有效地解决红外成像技术中实时性难题.     

基于FPGA+DSP系统的红外图像非均匀校正的实现

首先引述了红外探测器两点法进行图像非均匀校正的原理,给出了基于DSP+FPGA的图像处理系统硬件模块整体实现框图,以及其非均匀校正模块的硬件结构。然后对其非均匀校正模块硬件实现中的芯片选择,工作流程以及实现作了详细的阐述。最后给出了非均匀校正试验的结果。     

基于BP神经网络的红外焦平面非均匀性校正技术

在传统BP神经网络非均匀性校正理论的基础上,结合红外焦平面阵列读出通道的时变特性,提出一种新的输出期望估计方法.该方法利用当前像素邻域和读出通道估计输出期望值.实验表明,算法能有效抑制焦平面固定图案噪音,提高场景目标的分辨能力,达到较好的视觉效果.     

红外焦平面探测器的读出电路

红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键元件 ,不论是混合式还是单片式红外焦平面阵列 ,都采用读出电路来实现信号的多路传输以减少阵列输出信号线的数目。论述了读出电路在焦平面信号传输中的作用 ;讨论了用于实现红外焦平面阵列读出电路的一些实施技术 ;提出了红外焦平面阵列读出电路今后的研究方向     

红外焦平面联合非均匀性校正算法

分别分析了红外焦平面阵列(IRFPA)基于定标的非均匀性校正(NUC)算法和基于场景的NUC算法的优势和问题.在此基础上提出了联合NUC算法,其中利用基于定标的两点校正法来初步消除探测器的非均匀性,然后再采用基于场景的时域高通校正法和新型自适应滤波校正法来抑制探测器非均匀性参数漂移的影响,同时减弱系统噪声对成像质量的破...     

函数拟合红外焦平面阵列非均匀性校正FPGA实现研究

结合红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array,IRFPA）非均匀性校正的工程实际,设计了基于函数拟合的校正算法,采用大容量高速现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）器件,实现了该非均匀性校正系统,它能有效适应红外焦平面阵列器件响应特性的大动态范围和非线性,具有体积小、运算速度快和校正准确度高等优点.     

基于反中值滤波的红外焦平面自适应非均匀性校正方法

分析了红外焦平面阵列非均匀性的噪声特性，提出了一种用反中值滤波为核心的红外焦平面自适应校正的方法。针对实际的图像进行了实验，实验证明该方法在校正效果、收敛速度、对静止目标保持能力及可硬件化等方面都有较好的表现。     

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。     

基于递推最小二乘的红外焦平面非均匀校正算法

根据递推最小二乘和图像配准原理,提出了基于递推最小二乘的红外焦平面非均匀校正算法（简称ILS算法）,有效降低算法的时间和空间复杂度,使噪音图像的校正处理能够实时完成.ILS算法具有噪音参量估计准确度高、收敛速度快和计算复杂度低等优点.给出了算法的推导并用仿真数据对算法的有效性进行验证.     

基于FPGA的红外图像处理与实时显示系统研究

介绍了基于FPGA的红外图像处理与实时显示系统的工作原理。针对传统的红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性校正算法的不足，提出了对采用神经元法和两点线性法校正其非均匀性算法的改进，重点介绍了两点线性法的软硬件实现方式，该算法在Spartan系列FPGA上实现并获得成功。     

Resonant detectors and focal plane arrays for infrared detection

We are developing resonator-QWIPs for narrowband and broadband long wavelength infrared detection. Detector pixels with 25 μm and 30 μm pitches were hybridized to fanout circuits and readout integrated electronics for radiometric measurements. With a low to moderate doping of 0.2–0.5 × 10¹⁸ cm⁻³ and a thin active layer thickness of 0.6–1.3 μm, we achieved a quantum efficiency between 25 and 37% and a conversion efficiency between of 15 and 20%. The temperature at which photocurrent equals dark current is about 65 K under F/2 optics for a cutoff wavelength up to 11 μm. The NEΔT of the FPAs is estimated to be 20 mK at 2 ms integration time and 60 K operating temperature. This good performance confirms the advantages of the resonator-QWIP approach.     

DMA在高速红外图像实时处理系统中的应用

针对某红外成像定位系统对红外序列图像处理和诸如图像去噪、非均匀性校正、图像自适应分割、图像测量、数模解算等算法的实时性能要求，提出采用DSP DMA（存储器直接访问）方式处理系统中的转移和大量交换高效方案。以AD21062和EP1C6组成的数字图像处理系统为例，介绍DMA操作在高速红外实时图像处理系统中的应用，并给出具体的设计。实验表明，该设计方案可以使DSP从大量的数据搬移操作中解脱出来，专门的图像处理算法操作能够有效地提高数字图像处理系统的实时性，解决了系统的瓶颈问题。     

焦平面图像红外无线传输系统中边沿位置调制的低功耗实现

在焦平面图像红外无线传输系统中,通过引入边沿位置调制(EPM)方式来代替传统的脉冲位置调制方式,提高了传输带宽效率。提出了基于反熔丝FPGA的EPM调制低功耗实现方案,包括输入接口、缓冲器与RLL(5,12)编码状态机的设计,以及数据恢复、脉冲提取等EPM解调关键技术的解决方案。实验系统利用EPM调制方式,在24MHz带宽条件下实现了320×240像素视频数据的低功耗红外无线实时传输,促进了焦平面图像红外无线输出的进一步实用化。     

一种双波段图像实时融合实验系统

针对在紫外检测中可见光与紫外图像融合的实际需要,研究了实时融合技术。建立了一种以高性能数字信号处理器TMS320DM642为核心的双波段图像实时融合实验系统。介绍了系统的设计原理、各组成部分的功能及其特点。结果表明,该实验系统原理可行,能对可见光和紫外图像进行高速采集和实时隔合。     

基于目标识别的多传感器图像信息融合技术

本文针对目标识别问题，论述了多传感器目标属性融合技术。包括目标属性融合概念、原理、处理结构、算法及应用举例。指出了多传感器目标属性融合中存在的主要问题及解决方法，并预测了发展趋势     

一款支持高品质CCD图像传感器的高性能SoC芯片的设计

介绍了支持CCD图像传感器的高性能SoC芯片的设计,芯片基本结构,与图像处理相关的功能部件的工作原理以及相关算法的硬件实现方法,以及相关的低功耗策略。在设计验证阶段,该设计采用基于平台的软硬件协同应验的方法,使得软件和硬件同时得到验证并缩短了整机系统的设计和联调周期,验证的结果表明其设计是基本正确的。这种设计验证方法对于其他领域的应用也具有重要的借鉴意义。     

一种红外偏振图像的二次融合方法

根据红外偏振特性图像的冗余性与互补性,提出了一种基于梯度特征和支持度变换的二次融合方法。利用提出的方法先对红外偏振度与偏振角图像进行梯度特征融合,然后利用支持度变换对梯度特征融合图像和合成强度图像进行二次融合,得到了边缘突出、轮廓清晰、对比度高的的融合图像。实验结果表明:融合图像与偏振角图像、偏振度图像、合成强度图像相比局部方差分别提高23.02%、176.9%、148.2%;对比度分别提高67.84%、196.5%、49.39%;平均梯度分别提高46.09%、164.1%、214.5%。     

Performance analysis of multi-spectral and panchromatic image fusion techniques based on two wavelet discrete approaches

During the past few years, many fusion algorithms have been proposed to combine a high-resolution panchromatic image with a low-resolution multi-spectral image to generate a high-resolution multi-spectral image. Among them, the wavelet-based algorithm has gained its popularity due to its ability of multi-resolution decomposition. More specifically, the wavelet transform is first applied to images. The wavelet coefficients are then combined based on a certain rule to produce the fused image. In this paper, we evaluated the performances of both the wavelet transform discrete approaches and the coefficient combination methods when they are applied to fuse multi-spectral and panchromatic images. For the discrete approaches of the wavelet transform, Mallat and “à trous” algorithms are chosen. For the coefficient combination, the additive wavelet method, the additive wavelet intensity method and the additive wavelet principal component method are selected. To evaluate the spectral quality of the fused images, correlation coefficient and Q_avg index are used as a local and global measure, respectively. Meanwhile, average gradient and standard deviation are used to evaluate the spatial quality. Our experiments show that keeping the combination method the same, the “à trous” algorithm works better than the Mallat algorithm for the fusion purpose. In addition, if keeping the wavelet discrete algorithm the same, the combination methods mentioned above are found to have different advantages between the spatial resolution improvement and the spectral quality preservation.     

一种基于小波变换的红外偏振融合算法

针对红外偏振图像可以较好地抑制背景噪声,对目标边缘信息比较敏感的特点,提出一种基于小波变换的红外偏振融合算法,它主要用于红外辐射强度图像和偏振度图像融合,增加图像的信息量。首先采用小波变换对参与融合的每幅图像分别进行各尺度分解,得到各尺度小波系数,然后针对不同尺度小波系数,采用邻域平均梯度为判据进行融合,得到融合后的各尺度小波系数,最后通过小波逆变换进行图像重构,得到融合图像。融合前后的图像对比表明融合图像在保留辐射强度图像的清晰度的同时,突出了目标的边缘、轮廓信息。相对于辐射强度图像,融合图像的梯度均值提高了112%,相对于偏振度图像,融合图像的标准差提高了151%,信息熵提高了38%。     

红外焦平面阵列非线性校正曲线测量方法

针对红外焦平面阵列强度响应的非线性失真现象,本文提出了一种基于单波长激光器测定红外焦平面阵列非线性校正曲线的方法,设计出用于测量的实验装置,并通过实验研究获得了实测的非线性校正曲线。结果表明,该方法规避了红外焦平面阵列光谱响应不均匀性的影响,满足了装置器件在工程技术中通用性和实用性的需要,在简单易行的同时保证了较高的测量精度。