红外相机图像处理技术的研究

数字信号处理系统的结构及在

红外图像处理领域的应用

PT1300036 杨一君 华北光电技术研究所 物理电子学 计算机应用技术

一.数字信号处理简介

1.什么是信号处理

信号处理是研究用系统对含有信息的信号进行变换以满足人们想要的信号，进而达到提取信息、便于利用的一种科学。信号处理的内容包括滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等等一系列的加工处理。

2.模拟信号处理PK数字信号处理

因为多数科学和工程中遇到的是模拟信号，说以以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。但是模拟信号处理很难做到高精度，其受环境影响较大，可靠性较差，当系统某一参数的改变时，其硬件电路常常需要做出较大改变，很不灵活。随着大规模集成电路以及数字计算机的快速发展，加上20世纪60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已经逐步取代了模拟信号处理。随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已经成为一门及其重要的学科和技术领域。

信号处理方式比较

比较内容 模拟方式 数字方式

修改设计的灵活性 修改硬件设计、更改硬件参数 更改软件程序

可靠性和稳定性 容易受环境温度、湿度、电磁干扰的影响 基本不受环境因素干扰

精确度 取决于元器件的参数精度 AD、DA的量化误差，处理器的运算位数

规模和复杂度 集成度低、电路规模小、很难实现稳定的复杂运算 集成度高、功能强、方便实现复杂的数据处理

实时性 实时处理 由处理器运算速度和

存储器存取速度决定

对高频信号的处理 可以处理微波、毫米波乃至光波信号 受A/D速度和处理器运算速度的限制 实现的典型算法 模拟加法器、减法器、乘法器、微分器、积分器；高通、低通、带通滤波 几乎能够实现所有的计算和算法

二.数字信号处理系统的基本结构

在数字信号处理系统处理信号之前，首先要把输入的模拟量信息转换为数字信号，然后用数字技术进行处理，最后载还原成模拟信号。数字信号处理的简单方框图如图1所示。

h20t热红外影像数据技术指标

H20T热红外影像数据技术指标是指在使用H20T热红外相机进行图像采集和处理时所涉及的技术性能指标。H20T是一种集成了热红外和可见光相机的先进设备，广泛应用于无人机、航空器和其他载具上，用于执行监测、搜索、救援等任务。

首先，H20T热红外影像数据技术指标包括分辨率。这是指热红外影像的清晰度和细节程度，通常以像素为单位来衡量。高分辨率能够提供更为精细的图像，有助于识别目标和区分细微的温度差异。

其次，灵敏度是另一个重要的技术指标。热红外影像设备的灵敏度决定了其对温度变化的检测能力。高灵敏度意味着设备能够捕捉到微小的温度差异，有助于在复杂环境下进行目标识别和监测。

另外，色彩模式和调色板也是H20T热红外影像数据技术指标中的重要内容。不同的色彩模式和调色板可以帮助用户更好地理解图像中的温度信息，以及目标和背景的区分。常见的色彩模式包括黑白热、彩色热等，而调色板则可以根据用户需求进行选择和调整。

此外，H20T热红外影像数据技术指标还涉及测温范围、数据输出格式、图像处理算法等方面。测温范围决定了设备可以覆盖的温度范围，数据输出格式则关系到数据的传输和处理方式，而图像处理算法则直接影响图像质量和后续分析的准确性。

总的来说，H20T热红外影像数据技术指标涵盖了设备的分辨率、灵敏度、色彩模式和调色板、测温范围、数据输出格式以及图像处理算法等多个方面，这些指标直接影响了设备在监测、搜索、救援等任务中的性能和应用效果。

论文编码（原论文分类号）：TP39

首都师范大学本科毕业论文

红外热波检测中的图像

匹配研究

The research on image registration in

infrared thermal wave nondestructive inspection

院 系 信息工程学院

专 业 计算机科学与技术

年 级 2001

学 号 1011000119

指导老师

论文作者

完成日期 2005年 5月 30日

I 中文提要

本文研究的内容是红外热波检测中的图像匹配，研究的背景是基于国家863计划项目“红外热波无损检测技术在复合材料研究中的应用”。

红外热波无损检测技术是用某种加热办法来激发内部缺陷。大多情况下局部的缺陷使得热非均匀传播，此时热波将会发生散射和反射等，生成红外热波图像。但当被测物较大时，不能一次获得整个被测物的红外热波图像。这时就需要多次获得被测物的各个部分的图像，而对于处在两张图片边缘处的图像就十分不利于检测分析。基于以上需求，本论文提出了对红外热波图像进行匹配拼接的技术。

本论文主要介绍了利用灰度信息对位图图像进行匹配的方法。此方法首先利用灰度信息进行模板匹配查找，然后利用查找到的匹配点将两张图进行拼接。本文所采用的方法有两个优点。优点之一是改进了算法的速度问题。以往常用的利用灰度信息对位图图像进行匹配的方法计算量大，花费时间较长，效率较低。本文提出了一种改进模板取样的算法，该算法具有简单、快速、高效、准确等特点，实现起来也比较容易。

优点之二是将利用灰度信息对位图图像进行匹配的方法运用到两幅存在小角度旋转的图像中。对于存在角度旋转的两幅图像的匹配问题，所查文献中利用灰度信息进行模板匹配的相关算法却很少[1-12]。本论文尝试运用灰度模板匹配的方法对两幅存在小角度旋转的图像进行匹配。实验证明，该算法简单可行，匹配精度高，达到了预期的效果。

2014至2015学年第一学期

光电成像原理与技术期末作业

题目： 红外成像技术的发展及应用

学 院：电子与电气工程学院

专 业：电子信息工程

班 级：119411班

姓 名：杨发明

学 号：1109635010

指导老师：胡雪梅

日 期：2014年11月10

红外成像技术的发展及应用

红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。其中波长为2~1000微米的部分称为热红外线。

从1800年，英国物理学家赫胥尔发现了红外线后，开辟了人类应用红外技术的广阔道路。在第二次世界大战中，德国人用红外变像管，研制出了主动式夜视仪和红外通信设备，为红外技术的发展奠定了基础。

二次世界大战后，首先由美国德克萨斯仪器公司（TI）在1964年首次开发研制成功第一代用于军事领域的红外成像装置，称之为红外寻视系统（FLIR）。它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描，由光子探测器接收两维红外辐射，经光电转换及处理，最后形成热图像视频信号，并在荧屏上显示。六十年代中期，瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外寻视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。七十年代，法国汤姆荪公司又研制出，不需致冷的红外热电视产品。 1986年，瑞典研制出工业用的实时成像系统，它无须液氮或高压气，而以热电方式致冷，可用电池供电;1988年又推出全功能热像仪，它将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体，重量小于7kg，使仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。九十年代中期，美国FSI公司首先研制成功由军用转民用并商品化的新一代红外热像仪，它是属焦平面阵列式结构的一种凝视成像装置，技术功能更加先进，现场测温时只需对准目标摄取图像，并存储到机内的PC卡上。各种参数的设定，可回到室内用软件进行修改和分析，最后直接得出检测报告。由于取代了复杂的机械扫描，仪器重量已小于2kg，如同手持摄像机一样，单手即可操作使用。随着红外焦平面阵列技术的迅速发展，美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄像仪，其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位，其焦平面阵列规模已大达2048×2048元，已接近于可见光硅CCD摄像阵列的水平。日本在世界上最先实现了100万像元集成度的单片式红外焦平面阵列，在品种方面，从HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi到非致冷红外焦平面阵列等种类产品推向市场，抢占商机;