紅外圖像的線性校正技術(shù)研究


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摘 要

紅外探測器是紅外成像的關(guān)鍵器件，紅外焦平面陣列(IRFPA)成像是紅外成像的發(fā)展趨勢。利用焦平面生成紅外圖像有很多優(yōu)點，但其固有的非均勻性嚴重影響著紅外成像的效果。因此，焦平面非均勻性校正對獲取高質(zhì)量的紅外圖像具有重要意義。
當前國內(nèi)外采用的校正技術(shù)主要分為兩大類：基于定標的校正技術(shù)和基于場景的校正技術(shù)。本文主要探討線性校正技術(shù)，即：一點校正法、兩點校正法以及多點校正法。文章將闡述這三種算法的基本原理，并通過仿真證明各算法能夠很好的校正紅外圖像的非均勻性，提升紅外圖像的質(zhì)量。
本文共分為五章，內(nèi)容安排如下：第一章簡要介紹紅外熱成像系統(tǒng)，包括成像原理、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、應(yīng)用等；第二章描述紅外焦平面陣列，重點介紹焦平面陣列的分類及讀出電路；第三章重點說明紅外圖像非均勻性的定義、產(chǎn)生原因和表現(xiàn)形式等；第四章闡述了三種線性校正算法的原理，重點表述一點校正法和兩點校正法；第五章通過MATLAB對一點校正法和兩點校正法進行仿真，證明算法的正確性，并比較兩種算法的校正效果。

【關(guān)鍵詞】紅外圖像 紅外焦平面陣列 非均勻性 線性校正技術(shù)

ABSTRACT

Infrared Focal Plane Arrays (IRFPA) is a key part of infrared imaging system, imaging with IRFPA is development trend of infrared imaging system. Using IRFPA in generating infrared image has many advantages, but the infrared imaging quality has been influenced seriously by intrinsic non-uniformity. So to correct its non-uniformity to get the clearer infrared image has very important significance.
Now, the main correction methods are two kinds: one is calibration-based correction and the other is scene-based correction. In this paper, I mainly investigate linear correction technology as one-point-correction, two-points-correction and multi-points-correction. The basic principle of the three algorithms is expounded in the paper and is proved in the simulative experiment that the three methods can correct the non-uniformity of infrared image well and improve the quality of infrared image.
The whole dissertation is mainly compose of the following five chapter: the first chapter introduce infrared imaging system in short, which include imaging theory, current situation and trend of infrared imaging system and application; the second chapter depict IRFPA，paper emphasis kinds of IRFPA and numerating electric circuit; the third chapter include definition of non-uniformity of infrared image, generating reason of non-uniformity and expression; the fourth chapter elaborate algorithm of three linear correction technology, especially one-point-correction and two-points-correction; the last chapter obtain the emulation result of one-point-correction and two-points-correction using MATLAB, which can prove the algorithm true, and compare effect of this two algorithm.

【Key words】infrared image IRFPA non-uniformity linear correction technology

目 錄

前 言 1
第一章 紅外圖像概述 2
第一節(jié) 紅外圖像的發(fā)展歷史及趨勢 2
一 、 紅外探測器簡介 2
二 、 國外紅外圖像技術(shù)的發(fā)展歷史 2
三 、 國內(nèi)紅外圖像技術(shù)的發(fā)展歷史 4
四 、 紅外圖像技術(shù)的發(fā)展趨勢 4
第二節(jié) 紅外圖像的應(yīng)用 5
一、紅外圖像軍事上的應(yīng)用 5
二、紅外圖像的民用化 6
第三節(jié) 本章小結(jié) 7
第二章 紅外焦平面陣列概述 8
第一節(jié) 紅外焦平面陣列國內(nèi)外發(fā)展概況 8
一、紅外焦平面陣列國外發(fā)展 8
二、紅外焦平面陣列國內(nèi)發(fā)展 9
第二節(jié) 紅外焦平面陣列讀出電路 10
第三節(jié) 本章小結(jié) 13
第三章 紅外圖像的非均勻性 14
第一節(jié) 焦平面陣列非均勻性的概念及定義 14
第二節(jié) 紅外焦平面非均勻性產(chǎn)生的原因 15
第三節(jié) 紅外焦平面非均勻性的特征 18
第四節(jié) 本章小結(jié) 18
第四章 紅外圖像線性校正 19
第一節(jié) 紅外圖像線性校正方法 19
一、一點校正法 19
二、兩點校正法 21
三、多點校正法 23
四、幾種線性校正法的比較 25
第二節(jié) 本章小結(jié) 25
第五章 線性校正算法仿真 27
第一節(jié) 一點校正法仿真及分析 27
第二節(jié) 兩點校正法仿真及分析 29
第三節(jié) 本章小結(jié) 32
結(jié) 論 33
致 謝 34
參考文獻 35
附 錄 36