基于两点的红外图像非均匀性校正算法应用_李旭C24

基于图像处理的红外探测器的非均匀性校正技术研究随着红外探测技术的不断发展，红外探测器已经成为军事、光电和计算机等领域中不可缺少的一部分。

然而，不可避免地，在红外探测器的使用过程中，一定会产生一些误差和非均匀性。

这些误差和非均匀性可能会严重影响到红外图像的质量和精度，从而影响到红外探测器的应用效果。

为了解决这个问题，研究人员不断探索各种新型的校正技术，其中基于图像处理的非均匀性校正技术成为一个非常有前景的领域。

一、红外探测器的误差和非均匀性红外探测器是用来探测红外辐射的一种装置，它的核心部件是红外探测元件。

红外探测器有广泛的应用，在军事、航空、石油、化工、制药等领域有着重要的作用。

但是由于探测元件制造难度高、技术成熟度低，以及工作中受到各种误差和非均匀性的影响，其在使用过程中会产生很多问题。

误差主要包括固有偏移误差、电子转盘梯度误差和多晶硅通道非线性误差等。

其中，固有偏移误差是指探测器像素点之间的误差，也是影响探测器成像质量的最主要误差。

非均匀性是指在探测器成像过程中，每个像素的响应不同，从而导致难行图像成像不均匀。

根据采集图像的方式不同，非均匀性主要有两种类型，即两点扫描法和单点扫描法。

二、基于图像处理的非均匀性校正技术为了解决探测器产生的误差和非均匀性，研究人员不断尝试各种新型的非均匀性校正技术，其中基于图像处理的技术成为目前最为普遍和有效的一种技术。

基于图像处理的非均匀性校正技术是指对红外图像采用一系列的数字图像处理技术进行校正处理，消除红外图像中的非均匀性，从而提高图像质量的方法。

该技术主要包括以下步骤：（1）校正系数计算首先，需要根据探测器的特性计算出相关的校正系数，包括增益系数、暗电位系数、固有偏移系数等。

这些系数可以通过在特定条件下进行校准实验来获得，也可以通过手动校准或者模型拟合的方法计算得到。

（2）非均匀性校正根据探测器的特性和校正系数，对采集到的红外图像进行非均匀性校正。

具体方式可以采用像素放大系数或者均衡化算法。

改进的红外图像神经网络非均匀性校正算法摘要：红外焦平面阵列（IRFPA）像元响应存在不一致性，会严重影响红外成像系统成像的质量，实际应用中需要采用响应的非均匀性校正（NUC）技术。

传统的神经网络校正算法在校正结果中存在图像模糊和伪像的问题，影响人们对于目标的观察。

在分析了传统的神经网络性校正算法所出现问题原因的基础上，提出了有效的改进算法：用非线性滤波器代替传统算法中使用的均值滤波器。

算法改进之后所得到的校正图像，不仅在清晰度方面有明显的改善，而且有效的消除了传统算法中存在伪像的问题。

关键词：非均匀性；神经网络；模糊；伪像中图分类号：TN215 文献标识码：AImproved infrared image neural network non-uniformitycorrection algorithmAbstract：The responsive of infrared focal plane arrays (IRFPA) is different; it will affect the quality of imaging system seriously. Non-uniformity correction technology will need in practical application. The calibrated images have the problems of blurring and existing ghost artifacts when use the traditional neural network correction algorithm. And it is bad for the observation of the target. After analysis the reasons for the problems in the traditional neural network correction algorithm，proposed the improved algorithm. Replace the mean filter, which used in the traditional algorithm, by the nonlinear filter. The corrected image by the improved algorithm not only a marked improvement in clarity, but also effectively eliminate the problem of artifacts in traditional algorithms.Keywords：Non-uniformity; Neural network; Blurring; Ghosting artifacts0引言红外技术是20世纪初新出的一种不可见光技术，目前已被广泛应用于军事和民事领域，如红外探测，红外监视等。

基于神经网络的红外图像非均匀性校正张龙;董峰;傅雨田【摘要】For the difference of infrared focal plane array (IRFPA) materials, manufacturing process, and multi-channel circuit design, every pixel on the IRFPA has different responses under surface blackbody, thus the output is not uniform. The non-uniformity of infrared detector pixels (non-uniformity) affects the quality of target radiation detection. The characteristic of the infrared target cannot be determined due to infrared focal plane non-uniformity. In this study, the blind element is detected and compensation is performed, the label output is achieved by bilateral filter, and then the non-uniformity correction of the infrared image is carried out by the neural network. Experimental results show that this method is effective and easy to implement, and it has the advantage of adapting to scene changes.%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.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P164-169)【关键词】红外图像;神经网络;非均匀性校正;随机梯度下降【作者】张龙;董峰;傅雨田【作者单位】上海技术物理研究所中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083;中国科学院大学,北京 100049;上海技术物理研究所中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083;上海技术物理研究所中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083【正文语种】中文【中图分类】TN2150 引言红外线波长范围在750 nm～1000 μm之间，为人眼不可见光。

红外成像系统非均匀性快速校正方法红外成像系统是一种利用物体所放射的红外辐射图像来研究物体表面温度分布的一种技术。

在此技术中，成像系统测量物体表面的不断变化的温度，并将其以数字形式传递给计算机，以便进行图像处理和分析。

然而，在红外成像系统中，成像系统的感受器非均匀性会导致图像质量下降，降低对物体表面温度分布的准确度。

因此，人们需要对红外成像系统进行非均匀性快速校正。

本文将介绍一种红外成像系统非均匀性快速校正方法。

校正步骤如下：第一步：对系统进行预热。

在进行非均匀性快速校正之前，需要确保红外成像系统已经预热。

由于数字红外成像系统是基于变差电阻器制造的，因此这种设备必须在10-30分钟内进行预热，以获得最准确的非均匀校正结果。

第二步：选择一个可见光相同区域的点。

在非均匀性快速校正过程中，应选择一个可见光相同区域的点作为校正点。

在该点附近，可以确定一个区域，以此确定成像系统的校正系数。

其次，在选择校正点时，应选择具有相对稳定温度的物体，以避免校正结果受到外界温度的干扰。

第三步：测量校正点的温度。

在选择了一个可见光相同的校正点之后，需要测量该点的温度。

可以使用一个温度计或其他合适的测量设备进行测量。

此外，在测量过程中，应确保温度计和红外成像系统的范围和标定方式相同。

这可以确保准确度的一致性。

第四步：确定校正系数。

在测量了校正点的温度之后，需要确定校正系数以进行校正。

这需要测量在红外成像系统中检测到的校正区域中的每个像素的参数值。

根据这些值，可以计算出一个在该区域内的校正系数。

这个系数可以被应用到整个图像中，从而对红外成像系统的非均匀性进行校正。

第五步：进行校正。

在确定了校正系数之后，我们可以对不规则成像系统进行校正。

这可以通过将校正系数应用到整个图像中来实现。

在校正后，无论是图像的温度测量还是温度差异均可更加准确。

总体来说，这种红外成像系统非均匀性快速校正方法可以快速有效地进行红外成像系统的非均匀性校正。

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：2008-06-09作者简介：李旭(6)，男，陕西子洲人，工程师，主要从事红外图像信号处理等方面的研究。

x @基于两点的红外图像非均匀性校正算法应用李旭，杨虎（中国空空导弹研究院，河南洛阳471009）摘要：红外焦平面探测器像元响应存在非均匀性，工程应用中需采用相应的非均匀性校正技术。

虽然基于场景的非均匀性校正算法很多，但两点校正算法仍是最为成熟和最容易实现的算法之一。

介绍了两点非均匀性校正算法,并对1×128线列红外探测成像系统基于FPGA 和DSP 平台，进行了工程实现及应用，效果良好。

关键词：两点法；红外焦平面；非均匀性校正；应用中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0608-03Application of a nonuniformity correction algorithm forIRFPAs based on two pointsLI Xu,YANG Hu(ChinaAirborne Mi s sile Academy,Luoyang 471009,China)Abstr act:Method of nonuniformity correction (NUC)for infrared imaging system is used in the engineering,as nonuniformity of IRFPA.Although there are many scene-based NUC methods,the two-points correction method is one of easy and matured NUCs.T wo-pointscorrection is presented and applied in the engineering,based on FPGA and DSP .Key wor ds:T wo points;IRFPA;Nonuniformity correction;Application0引言红外焦平面探测器(IRFPA)是当今技术性能最先进的红外探测器，但由于受材料和工艺水平等原因所限，器件各探测单元响应的非均匀性较大，并且各探测单元响应特性曲线随着工作温度的变化都有差异，导致红外成像系统的图像存在非均匀性，影响红外成像系统实际使用的要求，因而在工程使用中IRFPA 器件都要采用相应的非均匀性校正技术[1]。

红外鱼眼成像系统非均匀性校正方法严世华;何永强;李计添【摘要】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.%The cause of the target fade-out and the ghosting artifact in temporal high pass filtering nonuniformity correction (THPF-NUC) for infrared imaging system is studied. It is found that the mismatching of the filter cut-off frequency with the target spectral distribution change is the cause of the problem. Based on the characteristic of infrared fish-eye imaging system,the pixels of object are separated and applied to different filters with different cut-off frequency. By this way the target fade-out and the ghosting artifact are reduced effectively. By subjective or objective appraisal of the infrared images acquired in experiments,the results proves that THPF-NUC is better than other methods.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2011(041)010【总页数】5页(P1112-1116)【关键词】红外鱼眼;非均匀性校正;时域高通滤波【作者】严世华;何永强;李计添【作者单位】军械工程学院,河北石家庄050003;军械工程学院,河北石家庄050003;96166部队,广东韶关512158【正文语种】中文【中图分类】TN2151 引言红外成像系统非均匀性是包括光学系统、探测器组件(包括杜瓦瓶、冷屏、探测器、读出电路、制冷机等)、模拟信号调理电路以及A/D转换电路在内的各部分非均匀性的叠加。

红外图像两点非均匀性校正算法工程实现作者：何火胜来源：《科技与创新》2014年第12期摘要：红外焦平面探测器（IRFPA）是常用的兼具辐射敏感和信号处理功能的先进红外成像系统探测器件，但是，由于其像元红外响应度不一致，存在非均匀性，大大降低了成像质量，所以，在实际工程应用中，需采用响应的非均匀性校正技术。

介绍了IRFPA非均匀性的产生机理和两点非均匀性校正算法原理，红外探测成像系统采用640×480焦平面探测器，选择FPGA硬件平台进行两点非均匀性校正工程实现，明显改善了图像效果。

关键词：红外焦平面；两点法；非均匀性校正；工程实现中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0004-02红外焦平面探测器是常用的兼具辐射敏感和信号处理功能的先进红外成像系统探测器件。

由于受制造探测器半导体的质量和工艺水平的影响，使得器件内各探测单元即使在相同的辐射能量照射下也会输出不同的响应电压，并且探测器各像元的响应特性随着工作环境温度的变化而变化，导致红外图像质量下降，影响实际使用。

为了使图像能有好的成像效果，在工程使用中，要对红外图像的非均匀性进行校正。

目前，国内外红外图像非均匀校正出现多种算法，归纳起来大致分为两大类，即基于场景的算法和基于定标的算法。

基于场景的算法在克服IRFPA 响应偏移误差方面存在优势，是目前研究的主要方向，但在实际工程中应用的不多。

由于基于定标的算法简单、精度高，所以被广泛应用。

文中对基于定标的二点非均匀性算法进行了研究，并对其进行工程实现，取得了良好的图像效果。

1 红外成像系统的非均匀性一幅红外图像的形成要经过物体热辐射、大气传输、光学系统、探测器的转换和信号传输等过程。

红外焦平面阵列非均匀性的产生是所有过程共同作用的结果，主要有红外探测器、读出电路、半导体特性、放大电路和外部环境等。

探测器自身的非均匀性在整个系统的非均匀性中占很大的比例，它的产生受到制造探测器的半导体质量和加工工艺过程的影响。