第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件

第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理章節(jié)內(nèi)容：11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.2紅外焦平面陣列的非均勻性校正算法11.3盲元的檢測(cè)和替代11.4自動(dòng)增益控制章節(jié)內(nèi)容：11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.1響應(yīng)的非均勻性

PtSi型IRFPA的非均勻性可做到小于1%，HgCdTe和InSb型IRFPA的非均勻性為10%左右微測(cè)輻射熱計(jì)IRFPA的非均勻性可達(dá)20%11.1.2響應(yīng)的漂移特性

工作條件的改變引起了響應(yīng)漂移，如環(huán)境溫度的波動(dòng)、偏置電壓的變化都可以導(dǎo)致IRFPA響應(yīng)的漂移

11.1.3盲元11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.1響應(yīng)的非均勻性11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度

目標(biāo)和背景的溫度差別決定紅外圖像的質(zhì)量。定義：輻射功率對(duì)溫度的微分和輻射功率的比值11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度波段內(nèi)黑體輻射對(duì)比度隨溫度變化曲線11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度波段內(nèi)黑體輻射對(duì)比度隨溫度變化11.1.5紅外圖像信號(hào)的特點(diǎn)(1)紅外圖像中包含固定圖案噪聲、影響人眼視覺的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)；(2)紅外圖像對(duì)比度低，空間相關(guān)性強(qiáng)，視覺效果模糊；(3)紅外熱圖像反映了景物的溫度分布，缺少立體感；(4)由于熱成像系統(tǒng)的探測(cè)能力和空間分辨率低于可見光CCD陣列，紅外圖像的清晰度低于可見光圖像；(5)紅外圖像必然存在漂移噪聲、熱噪聲、Johnson噪聲、1/f噪聲等11.1.5紅外圖像信號(hào)的特點(diǎn)(1)紅外圖像中包含固定圖11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法

算法分類：溫度定標(biāo)算法基于場(chǎng)景的算法一點(diǎn)溫度定標(biāo)算法兩點(diǎn)溫度定標(biāo)算法多點(diǎn)溫度定標(biāo)算法時(shí)域高通濾波場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)估計(jì)Wiener濾波和Kalman濾波11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法算法分類：基于場(chǎng)景11.2.1基于定標(biāo)的校正算法

假定焦平面的單元的響應(yīng)為線性：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法

為入射到第(i,j)個(gè)焦平面單元的輻照度；Xij()為第(i,j)個(gè)焦平面單元的輸出信號(hào)；Gij為直線的斜率；Oij為直線的截距。

11.2.1基于定標(biāo)的校正算法假定焦平面的單元的響應(yīng)為線11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S1S211.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定V()S1S21211.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S1S21211.2紅外焦平面陣列的非均勻校V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法1V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法1選擇兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)1、2：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法選擇兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)1、2：11.2紅外焦平面陣列的非均勻兩點(diǎn)定標(biāo)校正后的信號(hào)輸出為：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法兩點(diǎn)定標(biāo)校正后的信號(hào)輸出為：11.2紅外焦平面陣列的非均采用最小二乘線性回歸求取參數(shù)11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法采用最小二乘線性回歸求取參數(shù)11.2紅外焦平面陣列的非均最小二乘法線性回歸由參數(shù)擬合公式：2溫度定標(biāo)校正算法

(2)兩點(diǎn)溫度定標(biāo)算法

最小二乘法線性回歸由參數(shù)擬合公式：2溫度定標(biāo)校正標(biāo)定技術(shù)獲取校正系數(shù)的過程:(1)調(diào)節(jié)熱成像系統(tǒng)，使焦平面通過光學(xué)系統(tǒng)與平面黑體源對(duì)準(zhǔn),保證黑體平面成像于焦平面上，并充滿焦平面的整個(gè)視場(chǎng)；(2)調(diào)節(jié)黑體輻射源的溫度到TL；測(cè)量焦平面每個(gè)像素的響應(yīng)值，每個(gè)像素測(cè)試N組，求出每個(gè)像素在TL下的平均響應(yīng)值以及所有像素的響應(yīng)平均值；(3)調(diào)節(jié)黑體輻射源的溫度到TH；測(cè)量焦平面每個(gè)像素的響應(yīng)值，每個(gè)像素測(cè)試N組，求出每個(gè)像素在TH下的平均響應(yīng)值以及所有像素的響應(yīng)平均值；(4)計(jì)算每個(gè)像素的增益校正系數(shù)和偏移校正系數(shù)，并將其存儲(chǔ)在查找表內(nèi)，以供校正時(shí)取用。標(biāo)定技術(shù)獲取校正系數(shù)的過程:(1)調(diào)節(jié)熱成像系統(tǒng)，使焦平面11.2.2兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法圖11.3兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法流程圖11.2.2兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法圖11.第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法

11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法

11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法11.3盲元的檢測(cè)和替代圖11.20盲元和正常像素的輸出信號(hào)波形比較11.3盲元的檢測(cè)和替代圖11.20盲元和正常像素的11.3盲元的檢測(cè)和替代幀內(nèi)4鄰域替代方式:11.3盲元的檢測(cè)和替代幀內(nèi)4鄰域替代方式:11.4自動(dòng)增益控制圖11.22紅外圖像直方圖圖11.23可見光圖像的直方圖11.4自動(dòng)增益控制圖11.22紅外圖像直方圖11.4自動(dòng)增益控制11.4自動(dòng)增益控制11.4自動(dòng)增益控制圖像灰度均值和標(biāo)準(zhǔn)方差99.95%11.4自動(dòng)增益控制圖像灰度均值和標(biāo)準(zhǔn)方差99.95%第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理章節(jié)內(nèi)容：11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.2紅外焦平面陣列的非均勻性校正算法11.3盲元的檢測(cè)和替代11.4自動(dòng)增益控制章節(jié)內(nèi)容：11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.1響應(yīng)的非均勻性

PtSi型IRFPA的非均勻性可做到小于1%，HgCdTe和InSb型IRFPA的非均勻性為10%左右微測(cè)輻射熱計(jì)IRFPA的非均勻性可達(dá)20%11.1.2響應(yīng)的漂移特性

工作條件的改變引起了響應(yīng)漂移，如環(huán)境溫度的波動(dòng)、偏置電壓的變化都可以導(dǎo)致IRFPA響應(yīng)的漂移

11.1.3盲元11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.1響應(yīng)的非均勻性11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度

目標(biāo)和背景的溫度差別決定紅外圖像的質(zhì)量。定義：輻射功率對(duì)溫度的微分和輻射功率的比值11.1影響紅外成像質(zhì)量的因素11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度波段內(nèi)黑體輻射對(duì)比度隨溫度變化曲線11.1.4紅外場(chǎng)景的對(duì)比度波段內(nèi)黑體輻射對(duì)比度隨溫度變化11.1.5紅外圖像信號(hào)的特點(diǎn)(1)紅外圖像中包含固定圖案噪聲、影響人眼視覺的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)；(2)紅外圖像對(duì)比度低，空間相關(guān)性強(qiáng)，視覺效果模糊；(3)紅外熱圖像反映了景物的溫度分布，缺少立體感；(4)由于熱成像系統(tǒng)的探測(cè)能力和空間分辨率低于可見光CCD陣列，紅外圖像的清晰度低于可見光圖像；(5)紅外圖像必然存在漂移噪聲、熱噪聲、Johnson噪聲、1/f噪聲等11.1.5紅外圖像信號(hào)的特點(diǎn)(1)紅外圖像中包含固定圖11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法

算法分類：溫度定標(biāo)算法基于場(chǎng)景的算法一點(diǎn)溫度定標(biāo)算法兩點(diǎn)溫度定標(biāo)算法多點(diǎn)溫度定標(biāo)算法時(shí)域高通濾波場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)估計(jì)Wiener濾波和Kalman濾波11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法算法分類：基于場(chǎng)景11.2.1基于定標(biāo)的校正算法

假定焦平面的單元的響應(yīng)為線性：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法

為入射到第(i,j)個(gè)焦平面單元的輻照度；Xij()為第(i,j)個(gè)焦平面單元的輸出信號(hào)；Gij為直線的斜率；Oij為直線的截距。

11.2.1基于定標(biāo)的校正算法假定焦平面的單元的響應(yīng)為線11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S1S211.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定V()S1S21211.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S1S21211.2紅外焦平面陣列的非均勻校V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法1V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法V()S2S111.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法1選擇兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)1、2：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法選擇兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)1、2：11.2紅外焦平面陣列的非均勻兩點(diǎn)定標(biāo)校正后的信號(hào)輸出為：11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法兩點(diǎn)定標(biāo)校正后的信號(hào)輸出為：11.2紅外焦平面陣列的非均采用最小二乘線性回歸求取參數(shù)11.2紅外焦平面陣列的非均勻校正算法11.2.1基于定標(biāo)的校正算法采用最小二乘線性回歸求取參數(shù)11.2紅外焦平面陣列的非均最小二乘法線性回歸由參數(shù)擬合公式：2溫度定標(biāo)校正算法

(2)兩點(diǎn)溫度定標(biāo)算法

最小二乘法線性回歸由參數(shù)擬合公式：2溫度定標(biāo)校正標(biāo)定技術(shù)獲取校正系數(shù)的過程:(1)調(diào)節(jié)熱成像系統(tǒng)，使焦平面通過光學(xué)系統(tǒng)與平面黑體源對(duì)準(zhǔn),保證黑體平面成像于焦平面上，并充滿焦平面的整個(gè)視場(chǎng)；(2)調(diào)節(jié)黑體輻射源的溫度到TL；測(cè)量焦平面每個(gè)像素的響應(yīng)值，每個(gè)像素測(cè)試N組，求出每個(gè)像素在TL下的平均響應(yīng)值以及所有像素的響應(yīng)平均值；(3)調(diào)節(jié)黑體輻射源的溫度到TH；測(cè)量焦平面每個(gè)像素的響應(yīng)值，每個(gè)像素測(cè)試N組，求出每個(gè)像素在TH下的平均響應(yīng)值以及所有像素的響應(yīng)平均值；(4)計(jì)算每個(gè)像素的增益校正系數(shù)和偏移校正系數(shù)，并將其存儲(chǔ)在查找表內(nèi)，以供校正時(shí)取用。標(biāo)定技術(shù)獲取校正系數(shù)的過程:(1)調(diào)節(jié)熱成像系統(tǒng)，使焦平面11.2.2兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法圖11.3兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法流程圖11.2.2兩點(diǎn)定標(biāo)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的綜合校正方法圖11.第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件第11章紅外焦平面陣列實(shí)時(shí)信號(hào)處理課件11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法

11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法

11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法11.2.3LMS自適應(yīng)非均勻性校正算法11.3盲元的檢測(cè)和替代圖11.20盲元和正常像素的輸出信號(hào)波形比