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：≮塑．苎且．红外热图像信号噪声量化以及滤除方法的研究赵毅周成(中国电子科技集团公司第十一研究所，北京市10()015)【摘要]在320×240非制冷焦平面热像仪的驱动开发过程中，发现并提出信号噪声数字量化法，通过相关的运算得到噪声相关参数，实现噪声源的发现，同时还可对探泖j器探测性能、热像仪系统噪声等指标做综合评估，根据相关噪声参数给出了一些有效的噪声避免以及滤除方法。
[关键词]教字量化；探测性能；系统噪声；噪声参数红外探测器是红外技术发展的关键部件，探测器驱动又是与探测器直接连接的电路，探测器驱动电路的优劣直接关系到红外探测器性能的发挥。
众所周知，数字信号的噪声远大于模拟信号的噪声，当两种信号混合时，数字信号不可避免的会对模拟信号造成干扰，刚氏模拟信号的信噪比，更有甚者，模拟信号会因为数字信号的干扰导致模拟信号严重失真，继而失去整个系统存在的意义。
因而混合信号的器件、电路对于噪声的避免和滤除要求相当严格，红外器件作为一种弱信号探测的器件，噪声更是首当其；中的问题。
本文将在以下的篇幅中以320×240非制冷焦平面热像仪探测器的驱动为例介绍红外热图像信号噪声的数字量化法，以及一些噪声的避免和滤除方法。
1非制冷焦平面探测器在进行噪声量化分析之前，先介绍一下非制冷焦平面探测器。
本文采用的探测器是法国UL I S公司出产的320×240非制冷焦平面探测器，该探测器属于长波(8—12u m)多晶硅热释电型探测器，探测器单元敏感度大约为45m V／K，探测器噪声分布如下图所示：那么要想充分发挥探测器的效能对后续处理电路的噪声峰值要求应须低干280u vo(图中粗灰线便是最大噪声允许线)超低的噪声允许范围使后续处理电路面临一个严峻的考验，当噪声高于允许范围时，如何确定噪声的特征，噪声参数以及频率响应特性，确定之后又应如何避免和减弱，下面就此谈谈我的方法。
2噪声数字量化法噪声数字量化法是在尽量减低信号处理板级噪声的前提下，将模拟信号引入A／D，经由～D变换后由PC I卡数据采集卡传八电脑，然后通过软件处理后给出相关的噪声参数。
红外热像仪的空间噪声和时间噪声分析马宁;刘莎;李江勇【摘要】噪声特性是衡量红外热像仪的一个重要指标.本文对热像仪的噪声来源和影响因素进行了分析,并通过实验分别计算了实测图像的空间噪声和时间噪声.实验结果表明了在实际观测过程中,图像的空间噪声通常要大于时间噪声,而且空间噪声在热像仪经过非均匀性校正之后的一段时间内会逐渐增大,而时间噪声不会有明显变化.基于时间噪声小于空间噪声且不随时间变化的特点,为红外图像中的目标检测提出了新的思路.%Noise characteristic is an important indicator for evaluating an infrared thermal imager.The sources and influence factors of noise were analyzed,and the spatial noise and temporal noise of the real images were calculated through the experiment.The results show that the spatial noise is usually greater than the temporal noise,and the spatial noise gradually increases after nonuniform correction of infrared thermal imager,while temporal noise has no obvious change.This characteristic provides new thoughts for target detection in infrared images.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】5页(P717-721)【关键词】噪声;热像仪;红外;焦平面探测器【作者】马宁;刘莎;李江勇【作者单位】华北光电技术研究所,北京 100015;北京市复兴路14号80分队,北京100843;华北光电技术研究所,北京 100015【正文语种】中文【中图分类】TN219噪声特性是衡量红外热像仪的一个重要指标。
一、NETD的定义NETD即热灵敏度，又被称为噪声等效温差，是红外热像仪的重要参数之一，用来描述红外热像仪可探测的最小温差值，NETD数值越小，表示灵敏度越高，图像越清晰。
NETD常用毫开式温标（mK）表示，当噪声与最小可测量温差想当时，探测器已达到其解析有用热信号能力的极限。
噪声越大，探测器的NETD值越大，灵敏度越低。
二、NETD的测量为了测量探测器的噪声等效温差，红外热像仪必须对着一个温控黑体。
开始测量前，需要将黑体固定，然后在特定的温度时测量噪声等效温差。
这不是简单的快照测量，而是噪声的临时测量。
二、影响NETD的因素：1.校准的测温范围。
选定不同的测温范围与物体温度，噪声读数会有所不同。
只要图像中存在显著的热对比度，而且目标区域的温度比背景温度高很多，便不会对测量精度产生太大影响。
2.探测器温度。
如果将红外热像仪放在较高的环境温度中，系统噪声可能会增加，这取决于红外热像仪内部稳定性如何。
内部温度漂移可在非均匀性校准或NUC之间观测到，可能是几分钟的间隔。
3.镜头的光圈级数。
镜头的光圈级数或光圈数决定了热辐射如何抵达探测器。
总体而言，光圈级数越低，噪声值越优。
红外热像仪NETD在25℃时为60mK，最优可达到40mK，灵敏度比较高，测温精准，图像清晰，性能稳定。
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0引言随着科学技术的发展，人们对红外热成像系统的各个性能参数都有了新的认识，对主要参数之一的噪声等效温差（NETD ）也有了更加全面的了解。
随着三维噪声模型〔1〕的建立，红外热成像系统噪声可按时间和空间三维划分为7个噪声分量〔2〕。
国内目前测量的NETD 一般仅是时间噪声等效温差（T-NETD ）〔3-7〕，只反映了热像仪的时间噪声相对信号的情况，未能全面反映红外热成像系统的噪声情况，因此迫切需要改进。
经过几年来大量的测试、研究，对红外热成像系统的三维噪声有了进一步的了解。
在大量实验的基础上，对测试方法不断探索，现在已经初步能对红外热成像系统的非均匀性（空间低频噪声）等进行测量计算。
对时间域和空间域都进行测量，得出的NETD 才是更全面的，才能更加准确全面地反映出产品的实际性能，也才能满足越来越高的各种测试需要。
1噪声等效温差（NETD ）1.1T-NETD 的定义T-NETD 按频率范围可分为时间域低频噪声等效温差和时间域高频噪声等效温差〔8〕。
时间域低频噪声使红外热成像系统像元的输出随时间缓慢地变化，往往又称为1/f 噪声，将红外红外热成像系统噪声等效温差测试研究张成，李春明（昆明物理研究所，云南昆明650223）［摘要］噪声等效温差是红外热成像系统主要性能参数之一。
主要对空间噪声等效温差进行研究，并对时间噪声等效温差和空间噪声等效温差的测试结果进行分析比较。
通过对噪声等效温差的大量测量、数据分析，得出了空间噪声等效温差对红外热成像系统性能评价的重要性，提出测试建议。
［关键词］红外热成像系统；时间噪声等效温差；空间噪声等效温差［中图分类号］TH744.41［文献标识码］A ［文章编号］1672-2345（2009）04-0037-03［收稿日期］2009-03-04［作者简介］张成（1982-），男，云南大理人，助理工程师，主要从事热成像系统性能测试研究.Research on NETD T est of I nfrared I maging S ystemsZhang Cheng ，Li Chunming（Kunming Institute of Physics,Kunming,Yunnan 650223,China ）〔Abstract 〕The Noise Equivalent Temperature Difference （NETD ）is a main function parameter of infrared imaging systems.This text mainly analyzed Spatial Noise Equivalent Temperature Difference （S-NETD ）,and compared the results of Temporal Noise Equivalent Temperature Difference （T-NETD ）and S-NETD.Based on the measurement and data analysis of ETD,this paper suggested the great influence of spatial-NETD on the evaluation of infrared imaging system.A suggestion of measurement was proposed.〔Key words 〕infrared imaging system;temporal-NETD;spatial-NETD大理学院学报J OURNAL OF DALI UNIVERSITY第8卷第4期2009年4月Vol.8No.4Apr.200937热成像系统输出的时间域低频噪声转换为靶标的温差，其量值称为时间域低频噪声等效温差。
红外图像处理中的噪声抑制算法红外图像处理是近年来快速发展的技术领域之一。
在许多领域如医学、军事、航空航天等都有广泛的应用。
然而，在红外图像处理中，图像噪声问题一直是令人头疼的难题。
噪声会干扰图像的质量和准确性，给图像分析和识别带来极大的困扰。
因此，噪声抑制问题的解决对于优化红外图像处理算法和提高图像识别准确率至关重要。
本文将着重探讨红外图像处理中常用的噪声抑制算法，并通过对比其优缺点，分析各算法的适用情况。
一、红外图像噪声种类及特点红外图像的噪声可以分为几类，例如热噪声、读出噪声、暗电流噪声、白噪声等。
各种噪声的产生和特点不同，因此需要采用不同的算法进行抑制。
其中，热噪声是指探测器自身的噪声，产生原因是探测器在工作时产生的内部能耗。
读出噪声指的是图像信号倍增器（或前置放大器）的电路噪声和电源噪声产生的影响。
暗电流噪声是指探测器在不接收红外光的情况下，仍会产生的噪声。
白噪声是指信号本身携带的噪声。
不同类型的噪声在红外图像中的体现形式各不相同，有些表现为图像中的均匀噪声，有些呈现为斑点噪声或者梯度噪声。
因此，针对不同类型的噪声需要采用不同的抑制算法。
二、常用噪声抑制算法1. 中值滤波算法中值滤波是一种经典的非线性滤波算法。
其原理是选取邻域内的中值来代替中心像素值。
在图像噪声较弱且呈现均匀分布时，该算法效果较好。
它不仅可以平滑图像、消除斑点噪声，还可以保留图像边缘的细节信息。
该算法的缺点是处理时间复杂度较高，因为每个像素都需要在邻域内进行排序。
2. 小波变换小波变换是一种基于滤波器组和逆滤波器组的线性滤波算法。
小波变换通过将原始信号分解成多个尺度和方向的子带进行分析和处理，可以有效地消除噪声，同时保留图像细节和边缘信息。
其优点是可以处理任意类型的噪声，尤其是对于梯度噪声和斑点噪声效果明显，而缺点是处理时间较长。
3. 非局部均值降噪算法该算法是最新的一种噪声抑制方法。
它基于局部图像块之间的相似性进行降噪处理。
红外相机噪声等效温差的测量方法(二)红外相机噪声等效温差的测量方法引言红外相机的噪声等效温差（NETD）是衡量其性能的重要指标，准确测量NETD对于相机性能的评估和优化至关重要。
本文将介绍几种常用的测量方法。
方法一：双点法双点法是一种常见的测量红外相机NETD的方法。
该方法基于两个假设：1. 目标物表面是均匀的，无局部热源；2. 相机像素之间的噪声是独立的。
具体步骤如下： 1. 在纯黑环境中，选择两个相距适中的像素点作为目标点。
2. 测量红外相机输出的信号，并计算两个像素的信号差值。
3. 根据相机的温度特性，计算出对应的噪声等效温差。
方法二：平均法平均法是一种简单而常用的测量红外相机NETD的方法。
该方法基于相机输出信号的统计特性，具有较高的测量精度。
具体步骤如下：1. 在稳定的环境条件下，选择一个适当大小的像素区域。
2. 测量该区域内的全部像素输出信号的均值和标准差。
3. 根据相机的温度特性和标准差，计算出噪声等效温差。
方法三：频谱分析法频谱分析法是一种基于信号频谱的测量红外相机NETD的方法。
该方法适用于噪声频率特性明显的相机。
具体步骤如下： 1. 将相机输出的信号经过傅里叶变换，得到信号的频谱。
2. 分析频谱中的噪声成分，并计算出噪声等效温差。
方法四：差分法差分法是一种利用差分信号测量红外相机NETD的方法。
该方法适用于直连式红外相机，具有较高的测量精度。
具体步骤如下： 1. 选取两组相机输出信号，分别表示目标物和背景。
2. 计算两组信号的差分值。
3. 根据差分信号和相机的温度特性，计算出噪声等效温差。
结论选择合适的测量方法能够准确评估红外相机的性能，而噪声等效温差是其中重要的指标之一。
双点法、平均法、频谱分析法和差分法是常用的测量方法，具体选择应考虑相机特点和实际需求。
在进行测量时，应确保环境稳定，并采取适当的控制措施以提高测量精度。
参考文献： - Smith A, et al. Measurement of noise equivalent temperature difference for an infrared camera. Proc. SPIE, 2006. - Wang B, et al. A novel method for noise equivalent temperature difference measurement of infrared thermal imaging systems. Infrared Physics & Technology, 2017.。
噪声对近红外光谱分析的影响及相应的数学处理方法摘要以玉米籽粒的粉末样品为例，对噪声较高近红外光谱分析仪进行近红外分析的可行性进行了分析。
结果表明，采用四次平均光谱，不采取其他数据处理，使用P15算法，自编软件CAU_N取可以得到很好的预测模型。
通过与其他噪声较低近红外分析仪预测结果的对比，噪声较高的光栅型近红外光谱分析仪预测样品的相关系数高达98％，变异系数为6．2％。
因此当近红外光谱分析仪器的信噪比低于105时，借助一定的软件技术，仍然可以用于定量分析。
主题词近红外光谱；噪声；数学处理；数学算法 引言 近红外定量分析技术的分析过程主要是利用一个已知待测成分含量的标准样品集，运用现代统计学的算法建立近红外光谱参数与样品待测成分之间的预测方程，对未知样品的近红外图谱进行预测，从而得到未知样品待测成分的预测值。
近红外定量分析技术具有一些独特优点：制样技术非常简单或者不需制备样品；快速分析；同时测定多种组分；可以实现非破坏性和非污染性的测试；样品测试的费用比较低、测试范围广等。
因此，近红外定量分析技术在短短十几年的时间里迅速发展起来[1-3]。
现代近红外光谱分析通过数学模型直接由样品对某些波长的吸收特征来计算样品中待测组分的含量，属于一种绝对测量技术。
噪声一般对测量的结果有较大的影响。
Stark在1986年提出近红外光谱分析仪器的信噪比应该达到105，但是由于各种原因，近红外光谱分析仪的噪声不易达到此要求。
近年来由于数学算法和一些光谱数据的数学处理方式和各种专用型仪器的发展[5 6]，噪声较高的近红外光谱分析仪能否用于近红外光谱分析引起关注。
本实验对信噪比为102～103光栅型近红外光谱分析仪作近红外分析的可行性及相应的光谱数据处理方式和数学算法进行了研究。
1实验材料和仪器玉米籽粒样品51份；光栅型近红外光谱分析仪，傅里叶变换近红外光谱分析仪2台。
2实验方法 2．1玉米籽粒蛋白质含量的测定供试籽粒用Retchl7 140磨磨碎过筛，颗粒达40目左右，在室内平衡水分一天，装入塑料袋，在干燥器中保存。
红外热像仪噪声计算
红外热像仪是一种非接触式的温度测量仪器，广泛应用于工业、军事、医学等领域。
由于红外热像仪的成像特点，使得它能够精确测量物体表面的温度，因此被越来越广泛地应用。
但是，红外热像仪也存在一定的噪声，那么如何计算呢？
首先，我们需要了解一下红外热像仪的噪声是什么。
红外热像仪的噪声是指在测量过程中，由于环境、仪器、人为等因素导致的误差。
这些因素会对红外热像仪的测量结果产生影响。
那么，我们该如何计算红外热像仪的噪声呢？根据相关研究，我们可以通过以下几种方法来计算红外热像仪的噪声：
1.统计法
统计法是一种常见的计算红外热像仪噪声的方法。
通过对大量的测量数据进行统计，可以得到红外热像仪的噪声系数。
这个系数可以反映红外热像仪在测量过程中的平均噪声水平。
2.模型法
模型法是一种通过建立数学模型来计算红外热像仪噪声的方法。
这种方法通常是将红外热像仪的噪声分解成多种因素，然后分别对每种因素进行建模，最后将它们的结果加起来，从而得到红外热像仪的噪声。
3.频域法
频域法是一种将红外热像仪的噪声从频域角度进行分析的方法。
这种方法可以将红外热像仪的噪声分解成不同频率范围内的噪声，从而更加准确地计算它们的影响。
4.时域法
时域法是一种将红外热像仪的噪声从时域角度进行分析的方法。
这种方法可以将红外热像仪的噪声分解成不同时间段内的噪声，从而更加准确地计算它们的影响。
综上所述，红外热像仪的噪声是一个复杂的问题，但是通过上述几种方法，我们可以计算出红外热像仪的噪声，从而为红外热像仪的测量结果提供更加准确的信息。
浅析热成像系统噪声等效温差测试朱海龙马永龙(驻宜昌地区军代室，宜昌443005)摘要：本文阐述了目前国内外热成像整机测试系统中常用的NETD 测试原理及方法。
重点针对积分时间、增益设置、背景温度、图像增强、伽马矫正、高频滤波等几个常见的参数设置及非线性处理方式对NETD 测试结果的影响，提出了相应的测试说明及解决方案，为正确测试噪声等效温差提供了重要的参考依据。
关键词：红外探测；噪声等效温差；测试中图分类号：TN216文献识别码：A 文章编号：Development Analysis of Infrared Detection TechnologyZHU Hai-long MA Yong-long（EO Systems Office of PLA in Yichan Area, Wuhan 430073）Abstract:This paper introduced the history and generation standard of infrared detection technology for AAM, then the technology features of infrared detection were analyzed. This paper believed thatinter-generational change of infrared detection technology is arising as the significant progress of infrared detector, and its direct power is meeting the military needs. This paper summarized the development tendency of infrared detection technology for Guidance weapon, and predicted future infrared detection technology will be along the high-performance, low costand miniaturized direction.Keywords: Infrared Detection technology; Infrared detector; PGM;Development analysis作者简介：1引言在噪声等效温差实际测试中，各种参数的设置会对NETD 的测试结果产生较大的影响，尤其是第二代热成像系统，信号处理和焦平面响应的不均匀性以及各种图像处理技术的应用，使系统噪声变得更加复杂，并且以各自的方式影响着NETD 的测试结果。
红外热像仪测量噪声等效温差NEDT(噪声等效温差)是评价中波和长波红外热像仪的关键参数。
它是一个代表温差的信噪比的数值，这个温差信号等同于热像仪的瞬时噪声。
因此，它近似代表热像仪可以分辨的最小温差。
它是由瞬时噪声除以响应度，通常由mK表示。
这个值是热像仪的光圈数、积分时间和测量时的具体温度的函数。
要测量它的话您需要一台高质量的面源黑体。
将黑体设置在25°C。
热像仪应置于最近距离(2 到5 cm)。
对于中红外热像仪，设置积分时间使得在热像仪探测器(FPA)的动态范围在大约一半位置，并不要安装镜头。
湿度传感器探头, 不锈钢电热管, PT100传感器, 流体电磁阀,铸铝加热器,加热圈。
对于非制冷长波红外热像仪，积分时间设置为最大值，并安装标准的25mm镜头。
2个点的非均一化校正执行以后会得到一个均一化的图像。
并且有3组数据会通过热像仪的数字输出获得。
对于第一组数据，把黑体温度设置为20 °C并连续采集64帧数据。
计算这些帧的平均值后得到每个像素组成的新阵列，它代表了20 °C时的响应值。
其单位是A/D计数值。
对于第二组数据，把黑体温度设置为25 °C并连续采集128帧数据。
把128帧每个像素的数据取标准差。
然后把这些标准差值作为一个矩阵代表了瞬时噪声。
其单位是A/D计数值。
对于第三组数据，把黑体温度设置为30 °C，和第一组数据一样连续采集64帧数据。
计算这些帧的平均值后得到每个像素组成的新阵列，它代表了30 °C响应值。
其单位是A/D计数值。
从30 °C的响应矩阵减去20 °C的响应矩阵，然后除以10，然后得到一个响应度矩阵，其单位是计数值每度。
然后用响应度矩阵除瞬时噪声矩阵，得到NEDT矩阵，其单位是K。
算出所有像素的平均值(消除坏点)后，乘以1000，得到以mK为单位的数值。
第37卷，增刊红外与激光工程2008年6月V ol.37SupplementInfrared and Laser EngineeringJun.2008收稿日期：2008-04-30作者简介：胡铁力（1965-），男，黑龙江铁力人，高级工程师，主要从事红外成像系统测试研究工作。
Email ：hu_t ieli@红外热像仪时间噪声测量技术研究胡铁力，冯卓祥，李旭东，薛战理，谢毅（西安应用光学研究所，陕西西安710065）摘要：在对红外热像仪的测量中，噪声是评价红外热像仪性能的主要参数。
噪声参数包括时间域噪声和空间域噪声，时间域噪声可分为高频时间噪声和低频时间噪声（即1/f 噪声）；空间域噪声可分为高频空间噪声（即固定模式噪声FPN ）和低频空间噪声（非均匀性噪声）。
对高频时间噪声和低频时间噪声进行了严格的区分和定义；给出了在短时间内忽略低频时间噪声时高频噪声NETD 的计算模型；在不忽略低频时间噪声时计算高频噪声等效温差的数学计算模型和测量方法；对高频时间域NETD 测量结果进行了不确定度分析与评价。
关键词：红外热像仪；噪声等效温差；固定模式噪声；时间噪声中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0519-04Modeling and measurement of thermal imager temporal noiseHU T ie-li ，FENG Zuo-xiang ，LI Xu-dong ，XUE Zhan-li ，XIE yi(Xi'an Institute of Applied Opt ics,Xi'an 710065,China)Abstr act:In the characterization of the therm al infrared imager,noise is an important parameter to evaluate the quality of the thermal infrared imager.Noise parameters include the temporal noise and the spatial noise.The temporal noise can be classified as high frequency temporal noise and low frequency temporal noise (na m ely 1/f noise);the spatial noise can be classified as high frequency space noise (namely fixed pattern noise FPN)and low frequency space noise (non-uniformity noise).The strict definition on high frequency temporal noise and low frequency temporal noise is given in this paper.Measurement methods and mathematic m odels for temporal low frequency noise equivalent temperature difference with low frequency components ignored,and for temporal high frequency noise equivalent temperature difference without low frequency temporal noise ignored are given.Moreover,the uncertainty of high frequency temporal noise equivalent temperature difference measurem ent results is analyzed and evaluated.Key wor ds:Infrared im ager;Noise equivalent temperature difference;Fixed pattern noise;T em poral noise0引言研究红外热像仪噪声，广泛关注的参数是时间NETD 、空间NETD 。
