热红外高灵敏度高光谱图像信息处理技术研究

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1、密级:（涉密论文填写密级，公开论文不填写）博士学位论文热红外高灵敏度高光谱图像信息处理技术研究作者姓名:姬弘桢指导教师:王建宇研究员李春来副研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别:工学博士学科专业:电路与系统培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年4月学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他手段保存论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘

2、版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：年月日指导教师签名：年月日ResearchonthetechnologyofhighsensitivityandhighspectralimageinformationprocessingByJiHongzhenADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthed

3、egreeofDoctorofElectronicCircuitsandSystemShanghaiInstituteofTechnicalPhysicsApril,2016致谢致谢唯有晨光从容，没有疑问，新鲜如初。在这个清晨毕业论文即将完成之际，回顾五年来的博士学习阶段，感慨万千。是那些出现在我生活中师长，同学，朋友的关心与支持，影响我走到了今天，在此向给予我指导、关心和帮助的人们致以最诚挚的感谢。本论文是在王建宇研究员和李春来副研究员的精心指导和关怀下完成的，在此对他们在这五年里对我的谆谆教诲和尽心指导表示最衷心的感谢！两位导师以他们扎实的理论功底和丰富的科研经验，指导我顺利的

4、完成了硕士课题。整个课题的进行过程中，两位导师给予了我热情的鼓励与大力支持，从项目的课题的研究方向、具体实现等方面都给予了指引，帮助我解决了许多困难，在此致以我最衷心的感谢。两位老师丰富的科研经验、坚实的理论基础、严谨勤奋的工作态度、求真求实的科学精神、顽强拼搏追求事业的人生理念深深感染着我，将使我受益终身。感谢陈小文老师、吕刚老师，袁立银老师，王跃明老师，金健师兄对我学习和生活的指导和帮助，各位老师在学术上的高屋建瓴令我十分敬仰。对田咪同学在课题研究和实验室生活过程中所给予的指导和帮助表示衷心的感谢。感谢徐睿，陈凯，王湘波在学术上的帮助。感谢曹家豪，张旭东，孙羽，你们对我的帮助功

5、不可没；还有感谢实验室共同奋斗共同玩耍的各位伙伴，各位不仅给了给我的生活带来了丰富的乐趣，也在科研上给予我很多指导，很幸运与你们相遇。感谢光谱组各位同学和职工，遇到你们是我今生的幸事。感谢我的妻子陈璐，多年异地的包容，永远是我前进的动力。纵吾愚笨，愿与白首！最后感谢我的父母，谢谢你们一直默默支持我，你们永远是我前进的动力和精神支柱。最后向本文的评阅老师表示衷心的感谢，感谢各位专家、教授对论文的评审和指导。姬弘桢2016年4月I摘要摘要电磁波谱的长波红外（LongWaveInfra-red，LWIR,8~14μm）谱段在物理学上也可以称为热红外谱段，地球表面的物体在室温（300K）下

6、热辐射的绝大部分能量都集中在该波段。物体热辐射能量的大小和物体表面的温度直接相关，人们可以根据接收到的辐射信号反演出物表温度和比辐射率等信息。此外热红外波段位于大气窗口，穿透能力强，而且可以昼夜全天时工作，可广泛应用于民事以及军事领域。但受限于高性能热红外焦平面的研制难度，成熟的热红外探测器的性能相较于短中波红外探测器有较大的差距。尤其在探测微弱红外信号时，成像仍然无法达到较高的质量。所以在硬件条件的限制下，如何进一步突破对目标微小辐射探测的极限，提高微弱辐射探测的灵敏度是一个热红外领域永恒的主题。对于更高灵敏度所需要的探测方法和处理技术，国内外也有过一些研究。但大都局限在非均匀性

7、校正算法上，这些方法要么有一定的局限性，表现为对提升[71]温度分辨率有限，要么对降低空间噪声无能为力。文献通过数字TDI技术做出了系统NETD16.4mk水平，但仍然有许多局限。同时大多的处理方法都只着眼于最终系统的时间等效温差上，而对实际上更加影响最终图像中物体的识别能力的空间噪声的关注十分少，为此有必要从更多的角度考量热红外图像的温度灵敏度。为此本文着重基于对热红外图像剩余非均匀性的理论分析，全面分析了不同非均匀性校正算法的优劣。研究了针对热红外图像非均匀性校正