红外鱼眼成像系统非均匀性校正方法

第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月V bl．36Su ppl em e n t111fraI喇and Las er Engi nee r i ng J un．2007红外成像系统非均匀性校正方法的研究鞠红娥(天津津航技术物理研究所，天津300192)摘要：分析了在红外图像处理中的几种校正方法，并对校正后的剩余非均匀性进行了分析，提出了几种有效的减小剩余非均匀性的方法。

关键词：红外焦平面阵列；非均匀性校正；中图分类号：TN2l文献标识码：A 剩余非均匀性文章编号：1007．2276(2007)增(器件)一0076．03l T●o●■J J1n●●●1●●J州0nU nn0珊l t y C O r I．eC t on S t U dy of l nr r ar ed l m a雹qng SySt emJ U H ong—ecI删iⅡJiⅡhang I n嘶协le o f Tecb ni cal physi c s，Ti anj i n300192，叫na)A bst船ct：SeV er al non岫姗ty con优t i on m em ods aI l d reIn血der nonuIl i fb彻蚵w e re aI l al ys础锄ds eV er al ef!f色ct iV e nonum f o n：Il it y con．ec t i on m e t hods decr eas i ng nonuI l i f or nl i t)，ef f宅ct i V el y w e r e pr opose d．Key删s：h】矗ared f bca l pl a l l e arrays；NonuIⅢ．oIIIl j崎cc愀don；R哪ail l der nonul l if0彻i够corr ecdonO引言近年来，国内外红外焦平面阵列探测器的制作技术越来越趋于成熟，而红外焦平面探测器在红外成像领域的应用也越来越广泛。

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。

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。

IRFPA响应的非均匀性校正的算法研究CONTENTS一．IRFPA响应的非均匀性产生原因…………二．常见的非均匀性校正方法的原理三．两点标定法及改进思路四．自适应算法的介绍和改进五．盲元替代的实现附录一：用于实现两点标定法和盲元处理的MFC源程序参考文献一．IRFPA响应的非均匀性产生原因为了对IRFPA响应的非均匀性进行校正，我们有必要先对它的定义和成因进行介绍。

红外成像过程可以描述为目标和背景的红外辐射通过大气和光学系统传输后到达红外焦平面阵列（infrared focal plane arrays, IRFPA），红外探测器把辐射信号转换为电信号，然后经过读出电路输出显示的过程。

因此，IRFPA响应输出是目标辐射特性、大气传输特性、光学系统特性、器件响应特性等诸多因素共同作用的结果。

依此，我们可以把影响红外成像质量的因素分为四种：响应的非均匀性，响应的漂移特性，盲元，目标辐射的对比度。

对于目标辐射的对比度，由观测对象决定，但可以通过图像增强的方法进行改善。

本文主要讨论前三种。

对于理想的IRFPA，假定输入辐射均匀且相同的话，那么每个探测器的输出信号应该完全相同。

但事实上，由于制作工艺，材料质量等因素的影响，每个探测器在阻抗，容抗，热敏面积，电阻温度系数等参数方面均有差别，因此输出信号幅度并不相同，即产生固定图案噪声( Fixed Pattern Noise , FPN )，这种不一致就是IRFPA响应的非均匀性。

1999年中华人民共和国国家标准红外焦平面阵列参数测试技术规范中的关于非均匀性(NU)的定义如下：(1-1)其中V表示红外焦平面阵列上所有有效像元的输出信号平均值(在计算输出信号的和以及非均匀性时，均不包括无效像元的信号值)，M和N分别为焦平面阵列的行数和列数，d 为焦平面阵列中的死像元数，h为焦平面阵列中的过热像元数。

盲元包括死像素和过热像素。

死像素指响应率小于平均响应率的1／10的像素；而过热像素就是响应率大于平均响应率10倍的像素。

红外成像非均匀性校正技术研究红外成像技术在军事、安防、医疗等领域具有广泛应用，但其成像过程中存在的非均匀性问题一直是制约其成像质量的关键因素之一。

红外成像非均匀性主要体现在图像中心亮度较高，边缘亮度较低的现象。

为了提高红外成像的质量，研究人员开展了红外成像非均匀性校正技术的研究。

红外成像非均匀性的产生主要是由于红外探测器在制造过程中存在的制造差异以及工作过程中的温度波动所引起的。

红外探测器的制造差异包括器件材料、探测单元数量等因素。

而温度波动则会导致红外探测器的灵敏度发生变化，进而影响成像的质量。

因此，研究人员通过对红外探测器进行校正，以消除这些非均匀性。

目前，红外成像非均匀性校正技术主要分为两种方法：硬件校正和软件校正。

硬件校正是通过在红外探测器上增加校正电路和校正器件来实现的，可以对每个像素点进行校正，但成本较高。

软件校正则是通过算法处理的方式，将非均匀性信息存储在一个表格中，在成像时进行处理，可以降低成本，但对算法的要求较高。

在软件校正方法中，最常用的是查找表法。

该方法通过在红外成像系统中加入一块低温黑体，通过调整不同像素点的增益和偏置来校正非均匀性。

此外，还有基于统计学方法的校正技术，例如使用平均值、中值、高斯滤波等方法来消除非均匀性。

此外，还有一些新的红外成像非均匀性校正技术正在不断发展中。

例如，基于深度学习的方法可以通过训练神经网络来实现非均匀性校正。

通过大量的样本数据进行训练，网络可以学习到非均匀性的特征，并进行校正。

这种方法具有较高的准确性和实时性，但对训练数据的要求较高。

总之，红外成像非均匀性校正技术在红外成像领域具有重要的意义。

通过对红外探测器进行校正，可以提高红外成像的质量，拓宽其应用范围。

随着技术的不断发展，相信在未来会有更多更先进的非均匀性校正技术出现，进一步推动红外成像技术的发展。

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。

一种基于鱼眼镜头的非均匀性校正方法
范丹;何永强;李计添;黄富瑜
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2009(30)8
【摘要】为了提高凝视型红外鱼眼侦测系统的成像质量,针对实际应用中的问题,分析了鱼眼镜头对系统非均匀性的影响.对传统的两点校正算法进行了改进,提出了基于鱼眼镜头的两点校正算法,并对校正算法的成像质量进行了讨论.通过计算,校正前的非均匀性大小为0.72,校正后的非均匀性大小为0.027,系统的成像均匀性提到了提高.在非均匀性校正方面与传统的两点校正法进行了比较.结果表明,该方法具有校正精度高、成像效果好等优点.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】范丹;何永强;李计添;黄富瑜
【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;军械工程学院,河北石家庄050003;军械工程学院,河北石家庄050003【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种鱼眼镜头标定板的设计、检测与排序方法 [J], 张春燕;邹伟
2.一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法 [J], 英向华;胡占义
3.一种基于椭圆抛物面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法 [J], 温灿红;杨强;罗飞;
雷勇;尹力博;刘晓哲
4.一种用于鱼眼镜头的线性标定方法 [J], 徐昀泽; 赵汝进; 马跃博; 罗欣孛
5.一种改进的基于场景的非均匀性校正方法 [J], 赵振男; 宋鸿飞; 任宏凯
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