红外成像系统实时非均匀校正算法研究

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1、分类号学号M201172943学校代码10487密级硕士学位论文红外成像系统实时非均匀校正算法研究学位申请人：陶月启学科专业：物理电子学指导教师：赖建军副教授答辩日期：2014.1.10万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonNon-uniformityCorrectionAlgorithmforInfraredImagingSystemCandidate:TaoYueqiMajor:Physic

2、alElectronicsSupervisor:Assoc.Prof.LaiJianjunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着器件结构设计与工艺水平的提高，红外焦平面探测器生产工艺日益成熟。红外焦平面探测器朝着大规模阵元、小像元尺寸和高探测灵敏度

4、快速发展，红外成像产品也在军事和民用等领域得到日益广泛的应用。而凝视型红外成像系统中图像非均匀噪声严重影响了系统成像质量，是红外成像技术研究的关键内容。目前，红外图像非均匀校正方法大致可分为基于参考源定标与基于场景的校正方法两类，且两种方法各有优劣。本论文使用基于FPGA的制冷型红外成像系统实现实时图像采集和处理，对基于参考源定标和时域高通滤波的非均匀校正算法进行了深入研究。主要工作有：本论文针对红外成像系统成像原理，建立了焦平面探测器上单个阵元响应模型，定性分析了入射辐射度与探测元响应关系。依据黑体辐射定律分析了温度与红外辐射强度关系。结合实际红外系统结构，对入射

5、辐射通量与系统光学系统自身辐射关系进行了研究。本论文为定量测量各非均匀引人因素对焦平面阵列输出响应影响，通过实验的方法对红外探测器归一化响应曲线进行标定。分析了目标温度、环境温度变化和系统工作状态变化对探测器输出响应的影响。本论文根据基于参考源定标的方法，提出了基于环境温度补偿和基于最小二乘法自适应系数校正方法，实现对环境温度和“温漂”引入的非均匀噪声进行校正。本论文研究了基于时域高通滤波的非均匀校正法，提出并实现了一种实时场景分析的时域高通滤波算法。通过该算法对原始图像进行图像复杂度分析和空域低通滤波，对数字图像数据进行选择与修正，能较好消除时域高通滤波算法中常出

6、现的鬼影。关键词：红外成像系统非均匀校正最小二乘法时域高通滤波场景复杂度I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththeimprovementofthedevicestructuredesign,themanufacturingtechniqueoftheInfraredFocalPlaneArray(IRFPA)isgrowingmature.NowadaysIRFPAisdevelopingfasttowardstorealizelargescaleofpixels,highdetectionsensitivityandsmallsizeofpi

7、xels.Thistendencyleadsinfraredproductswildlyusedinextensivefields.Whilethenon-uniformitynoiseinsteeringfocalplanearrayimagingsystembadlyaffectsthequalityofimage,soitisimportanttofindappropriatenon-uniformitycorrection(NUC)algorithm.NUCalgorithmcanberoughlyclassifiedtotwokinds:oneisba