实时红外图像非均匀性校正技术研究

在分析红外图像非均匀性噪声产生机理的基础上,介绍了红外成像系统非均匀性校正原理,从数字图像处理的角度阐述了校正方法,提出了因子加权校正结构,并给出了其硬件实现。利用该方法可以有效地消除红外图像的非均匀噪声,增强红外图像的视觉质量。     

基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正

红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,它灵敏度高,探测能力强,但也有其非均匀性较差的缺点。非均匀性校正技术对于红外焦平面阵列的应用起着关键的作用,两点校正算法作为一种实用、高效的校正算法被广泛的应用,它流程简单固定,非常适合用FPGA实现。文章介绍了利用FPGA硬件实现焦平面探测器非均匀性的两点校正算法,并对非均匀性漂移的现象采取了实时修正,部分弥补了两点校正算法的不足,达到了预期效果,满足系统要求。     

红外图像非均匀性校正技术研究

红外图像的非均匀性是制约红外成像系统成像质量的限制性因素。本文对国内外广泛应用的两点校正法进行了原理探讨,并阐述了恒定统计平均法,时域高通滤波器法和神经网络校正法等几种正在实验室大力研究的非均匀性校正技术。     

基于引导滤波的红外图像非均匀性校正

由于制作工艺的限制和器件材料的不均匀性,红外图像在一定程度上存在非均匀性,导致目标探测和识别能力下降,严重的情况下甚至无法探测目标,因此,红外图像必须经过校正才能发挥出红外探测器对温度的高灵敏度性能。基于神经网络的非均匀性校正技术是校正非均匀性的有效方法,但在去除非均匀性噪声的同时,会弱化图像信息边缘,导致图像模糊,甚至出现严重的鬼影。为了改善红外图像的非均匀性校正性能,以神经网络模型为架构基础,利用引导滤波算子作为期望真值模板,替代传统的神经网络模型中的均值滤波模板,同时增加鬼影抑制算法,在去除非均匀性噪声的同时,达到抑制鬼影、边缘保真的效果。实验结果表明,提出的非均匀性校正算法能够在保留图像细节特征、抑制鬼影的同时,很好地校正了红外图像的非均匀性。     

实时红外图像非均匀性校正技术研究

在红外成像系统中,由于采用了一维线列探测器并行扫描方式,其中多个探测器的非均匀性会导致图像上出现水平纹理,使得输出图像的视觉效果很差。本文介绍了非均匀性校正原理,从数字图像处理的角度阐述了其校正方法,提出了因子加权校正结构,最后给出其硬件实现。     

基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计

红外成像技术在众多领域得到广泛应用,但设计和制造工艺存在的非均匀性现象严重降低了红外图像的成像质量。针对这一问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的红外图像校正系统。该系统采用两点校正法对某国产短波探测器的像元增益和偏置进行更新,然后利用3σ算法实现盲元点的检测并利用邻域替代的思想进行盲元校正,通过将盲元点周围的有效像元值按比例替代盲元像元来降低运算复杂度。在基于XC5VLX110T型FPGA的硬件系统上进行实验。结果表明,所设计的红外图像校正系统改善了图像的非均匀性,提高了成像质量且成像速度快。此外,丰富的余量资源使得系统具有较好的扩展性。该系统在红外图像处理方面具有一定的应用价值。     

基于FPGA的红外图像非均匀性校正技术

提出一种以内嵌软核的FPGA为核心的红外图像非均匀性校正系统,该系统能实现红外焦平面的实时非均匀性校正以及疵点补偿.其主要优点有:用FPGA实现乘加运算,速度非常快,能很好地解决实时处理问题;降低了硬件电路设计的难度,使得非均匀性校正与疵点补偿的整个系统中各个功能之间的配合更简单化.     

基于神经网络的红外图像非均匀性校正

由于红外焦平面材料、制造工艺的差异以及多路模拟信号输出的电路设计等因素,红外探测器在面源黑体目标下像元的输出不均匀,针对同一辐射目标得到的响应也不一致.红外探测器像元间的非均匀性影响目标辐射探测的质量,也使得获得的红外图像不能很好地反应目标辐射特性.先对红外图像进行盲元检测和补偿,通过双边滤波方法获得像元期望输出值,利用随机梯度下降法的神经网络模型对红外图像进行非均匀性校正.实验验证该方法较基于标定的校正方法具有适应场景变化、效果好的优点.     

一种自适应红外图像非均匀性校正方法及其FPGA实现

介绍了一种自适应红外图像非均匀性校正方法及其FPGA实现.该方法能够实时计算校正系数,并能够保证校正质量.首先利用两点定标校正法获得初始校正系数,然后根据焦平面阵列元的响应特性实时修正校正系数,并通过在系数修正过程中加入修正判断,很大程度地改善了传统校正过程中的逐渐模糊和鬼影的不足.最后在FPGA硬件平台上实现了该方法...     

提高局部信噪比的单帧红外图像非均匀性校正方法

针对红外图像存在的非均匀性问题,从理论上对非均匀性产生的原因进行了分析。对基于SG滤波预处理的无模型图像校正EM算法进行改进,提出了一种提高局部信噪比的单帧图像校正方法。设计了对比实验,在红外目标、暗弱目标和云层背景场景下,该方法能使红外图像的非均匀性(NU)分别降低56.869 3%,85.938 4%和87.886 3%,同时,LSNR分别提高了3.687 7 dB,0.256 9 dB和3.553 1 dB。最后在非均匀背景上叠加高斯分布的目标进行模拟,探讨了目标大小与滤波窗口的关系,得到了滤波窗口与红外小目标的近似关系为H≈4.6*S_T+0.3,从实际工程应用上确定了该方法滤波窗口初值的选取。结果表明,所提方法能在LSNR最大的前提下,利用单帧红外图像的场景信息对非均匀性进行有效校正。     

非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现

红外焦平面阵列（IRFPA）的非均匀性是影响红外系统成像质量的关键性因素,在此提出了一种非制冷红外图像的非均匀性校正及其在FPGA上的实现方法,通过对非制冷红外图像盲元及非均匀校正方法分析,提出了二点加一点定标校正方法,并利用FPGA实现红外图像非均匀校正的实时处理,获得了较好的实验结果。利用二点加一点定标校正方法,可以改善红外图像非均匀性校正效果,用在FPGA上实现非均匀性校正可以实现红外图像的实时处理,便于集成和移植。     

基于FPGA的红外图像非均匀校正实现方法

针对某国产探测器成像特点,对传统两点校正和神经网络非均匀性校正算法进行了改进和定点化处理。对算法实现时的存储和数据流需求进行分析后,利用存储控制器对DDR2高速读写的优势,在以FPGA为核心的红外成像装置预处理平台上实现了校正系数的在线标定和自适应迭代。在系数更新时,引入运动判断环节,以防止神经网络校正算法带来的目标退化和鬼影现象。成像系统仅采用一片FPGA芯片,使得系统小型化成为可能,充足的资源余量使其具有功能可扩充性。实验证明该实现方法明显改善了红外成像装置的非均匀性,在抑制时间漂移上也取得了满意的效果。     

基于粒子滤波的红外焦平面阵列非均匀校正算法

空间固定图案噪声严重影响红外探测系统的成像质量,并且还会随着外界环境的变化而缓慢漂移.卡尔曼滤波算法可以解决这个问题,但会受到线性高斯模型的限制.提出了一种利用粒子滤波跟踪噪声漂移,进而实现非均匀校正的算法.首先使用粒子采样噪声参数可能的取值状态,然后通过状态空间模型对这些粒子进行预测和更新,最后把粒子状态的加权平均值作为对噪声参数的估计.该算法是对卡尔曼滤波算法的扩展,不受任何模型条件的限制,因此,能够实现对不同情况噪声漂移的有效跟踪.实验结果表明:经此算法校正后的图像的峰值信噪比平均都在37 dB以上,而经卡尔曼滤波算法校正后的图像却只有28 dB.     

红外鱼眼成像系统非均匀性校正方法

分析了时域高通滤波校正算法中容易出现目标退化及“伪像”的问题,指出滤波方程的截止频率与信号频域分布的变化不匹配是产生问题的原因。结合红外鱼眼系统成像的特点,通过目标检测的方法分辨需要调整滤波截止频率的像元,对其采用不同的时域高通滤波方式,即改变滤波器的截止频率,有效地减少了目标退化和伪像的影响。采用主观和客观评价指标对试验的红外序列图像进行评价,结果表明改进的时域高通滤波校正方法效果明显。     

基于图像配准的非均匀性校正算法

非均匀性严重影响红外制导武器的成像质量和系统性能,有效进行非均性校正是提高红外制导武器成像质量的有效手段。高通滤波类算法对非均匀性校正的参数漂移具有很强的适应性,但易产生“鬼影”现象,影响校正结果。本文针对高通滤波类算法的缺陷,结合帧间配准技术,提出了一种基于图像配准的非均匀性校正算法。与SLTH算法和BFTH算法中利用滤波器滤波后得到的残差图像相比,本文利用图像配准和场景删除得到的残差图像能更好地消除图像中的场景信息,抑制“鬼影”效果显著。实验表明：本文算法的校正效果良好,校正结果的平均粗糙度低至3.79,优于SLTH和BFTH两种算法。而且本文算法处理速度快,达到了每秒15.83帧,是BFTH处理速度的1.63倍。     

Nonuniformity correction of infrared image sequences using theconstant-statistics constraint

Using clues from neurobiological adaptation, we have developed the constant-statistics (CS) algorithm for nonuniformity correction of infrared focal point arrays (IRFPAs) and other imaging arrays. The CS model provides an efficient implementation that can also eliminate much of the ghosting artifact that plagues all scene-based nonuniformity correction (NUC) algorithms. The CS algorithm with deghosting is demonstrated on synthetic and real infrared (IR) sequences and shown to improve the overall accuracy of the correction procedure.     

基于DSP的红外焦平面阵列非均匀性校正技术

红外焦平面成像系统是红外成像技术发展的趋势,焦平面阵列的非均匀性校正技术是一项正在探索的关键技术。在分析了红外成像系统非均匀性的产生机理及表现特征的基础上,介绍了红外焦平面阵列非均匀性校正的基本方法;基于TMS320C62x DSP为核心的系统硬件平台,采用两点多段的方法,完成了红外图像非均匀性的实时校正;最后给出了实验结果,验证了本系统能够满足红外焦平面成像系统的要求,具有实时性好、实用性强的特点。     

基于FPGA的红外焦平面阵列实时非均匀性校正

提出了一种以FPGA为核心的焦平面器件实时非均匀性校正方法,能够实时地完成非均匀性校正系数的在线计算、红外图像的非均匀性校正.采用浮点乘法器、浮点除法器进行运算,提高了计算精度.采用并行处理结构和流水线技术,使系统的处理速度达到20 M×12 bit/s,特别适用于大面阵、高帧频红外焦平面成像系统.系统仅使用一片FPGA,有利于系统的小型化.     

一点定标与小波变换相结合的红外非均匀校正算法

分析了一点定标,两点定标及小波变换的特点,针对一点定标、两点定标存在的问题,提出了一点定标与小波变换相结合的红外图像非均匀校正算法.利用红外非均匀响应既包括加性噪声又包括乘性噪声的特性,对需要校正的图像先进行一点定标校正去除加性噪声,再通过小波变换对乘性噪声进行处理.并通过实验仿真结果证明该方法的校正精度达到了两点定标校正法的校正精度,可以有效地进行非均匀性校正.     

场景主动运动控制的非均匀性校正方法

在分析IRFPA响应稳定性的基础上,针对现有的非均匀性校正方法的不足和实际工程需求,提出了一种自适应的基于场景主动运动控制的非均匀性校正方案.以传统的人工神经网络法(NN-NUC)为基础,针对其在实际应用中存在的不足进行了改进:加入了预校正环节降低固定图形噪声(FPN)、自适应的学习速率加快算法收敛速度、设置阈值识别场...