红外探测器片上校正及红外图像缺陷检测研究与实现

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目红外探测器片上校正及红外图像缺陷检测研究与实现专业学位类别工程硕士学号201522050507作者姓名李成世指导教师袁凯研究员分类号密级注1UDC学位论文红外探测器片上校正及红外图像缺陷检测研究与实现（题名和副题名）李成世（作者姓名）指导教师袁凯研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称光学工程提交论文日期201

2、8.4论文答辩日期2018.5学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchandImplementationofInfraredDetectorOn-chipCalibrationandInfraredImageDefectDetectionAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:ChengshiLiSuper

3、visor:KaiYuanSchool:SchoolofOptoelectronicScienceandEngineering摘要摘要红外探测器在军事及民用领域有着广泛的应用。为进一步减小探测器的体积和功耗，无热电制冷器（ThermoElectricCooler,TEC）的非制冷红外焦平面探测器发展起来了。为降低探测器的非均匀性，人们在探测器内部集成了能够进行片上非均匀性校正的偏置电路。片上校正（On-chipCalibration,OCC）具有实时性高、校正效果明显的特点，近年来国内外红外探测器厂商新推出的传统或是无TEC的红外探测器开始普遍具有片上校正的功能。

4、随着红外探测器的发展，红外探测器测试领域出现了许多新的需求。片上校正数据的快速准确生成对于探测器的测试十分重要。另外，红外图像可能会出现一些异常缺陷，对这些缺陷进行检测有助于了解探测器的性能品质，在后续应用中可以有针对性的加载相关图像处理算法，提高探测器的成像质量。本文以此为研究背景，对片上校正功能和红外图像缺陷检测做了较为深入的研究。本文设计并实现了一套红外探测器测试系统。区别于实验室上一代的测试系统，本文开发的测试系统，使用现场可编程逻辑门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA)搭建了基于NiosII的嵌入式系统，使得测试系统能

5、够完成更多、更复杂的功能，为系统的进一步升级扩展打下良好的基础。测试系统能够完成探测器驱动、探测器输出采集、基于CameraLink协议的数据传输和USB通信等功能，使本文对片上校正的研究有了良好的软、硬件基础。以测试系统为基础，本文设计并实现了基于二分法的稳定、快速的片上校正方法，粗略测得整个校正过程仅需0.3s的时间，生成的校正数据使得固定图像噪声降低了92.6%。为进一步提高片上校正的效果，本文还设计并实现了针对片上校正效果的微调方法，使得红外焦平面阵列的非均匀性进一步降低，固定图像噪声下降了24.3%。本文还对片上校正对探测器一些参数的影响做了测试验证，片

6、上校正能够有效降低探测器的固定图像噪声和平均噪声电压，增加探测器的动态范围，但无法降低探测器的响应非均匀性。针对红外图像缺陷检测，本文设计并实现了一种可以使用Matlab软件平台运行实现的算法，该算法主要基于阈值分割的原理，能够有效检测本文提出的暗、亮两类共14种缺陷，整体检测率在94.1%左右。关键词：红外探测器，测试系统，片上校正，缺陷检测IABSTRACTABSTRACTInfrareddetectorhasawiderangeofapplicationsinthemilitaryandcivilianfields.Tofurtherreducethevol

7、umeandpowerconsumption,TEC-lessuncooledinfraredfocalplanedetectorhasbeendeveloped.Toreducethenonuniformityofthedetector,thebiascircuitswhichcanhavethefunctionofon-chipnonuniformitycorrectonareintegrated.Foron-chipcalibrationhashighreal-timeperformanceandobviouscorrectioneffect,inrecen

8、tyear