長波制冷紅外焦平面成像系統(tǒng)盲元檢測及補(bǔ)償研究.pdf

1、紅外成像系統(tǒng)具有分辨率高、隱蔽性好且不易受電子干擾等優(yōu)點(diǎn)正越來越多的被運(yùn)用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域。紅外成像系統(tǒng)的核心部件是紅外探測器,20世紀(jì)90年代以前,我國雖能自行研制紅外成像系統(tǒng),但是核心部件紅外探測器,需要依靠進(jìn)口。隨著近年來,國家對基礎(chǔ)物理、材料等學(xué)科的大力發(fā)展,推動(dòng)著國產(chǎn)紅外探測器的高速發(fā)展,我國現(xiàn)已能自行研制和生產(chǎn)制冷型短波紅外焦平面探測器,其性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平。但是我國自行研制、應(yīng)用于空間探測中的長波制冷型紅外焦平

2、面的性能較國外還有著相當(dāng)大的差距。本文的撰寫目的就是要通過數(shù)字圖像處理的方法提高國產(chǎn)長波制冷型紅外焦平面探測器的成像質(zhì)量。
　　為此,本文利用三維噪聲模型對國產(chǎn)長波制冷型紅外焦平面成像系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中影響成像質(zhì)量的最大因素是行列噪聲,其主要表現(xiàn)在焦平面探測器的非均勻性上。當(dāng)探測器像元的非均勻性達(dá)到極端情況時(shí),就會(huì)成為響應(yīng)非線性的奇異點(diǎn),這些點(diǎn)多表現(xiàn)為紅外圖像上不隨場景變化的固定亮、暗點(diǎn)和隨場景變化的閃變點(diǎn),人們將這些點(diǎn)

3、稱為盲元。盲元點(diǎn)的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了紅外成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量,還會(huì)影響紅外成像系統(tǒng)的非均勻性校正,因此需要在圖像非均勻校正前對盲元進(jìn)行剔除。
　　本文根據(jù)盲元的產(chǎn)生機(jī)理及其特征進(jìn)行分析,將紅外焦平面中的盲元分為4種類型:探測器與讀出電路未連通的盲元,無光電響應(yīng)且輸出電壓高;探測器與讀出電路連通電阻大的盲元,有光電響應(yīng),輸出電壓高;PN結(jié)損壞的盲元,輸出電壓低,無光電響應(yīng);光電二極管阻抗下降的盲元,有光電響應(yīng),輸出電壓低。
　　根據(jù)

4、上述盲元的特征,本文提出了固定盲元校正和動(dòng)態(tài)盲元校正相結(jié)合的辦法處理紅外成像系統(tǒng)中的盲元。對于PN結(jié)損壞、探測器與讀出電路脫焊而形成的盲元,由于其無光電響應(yīng),這些像元的輸出為固定值,采用固定盲元校正算法進(jìn)行校正處理;探測器與讀出電路的連通電阻大和光電二極管阻抗下降形成的盲元,這些像元有光電響應(yīng)但是有別于正常像元,其響應(yīng)會(huì)隨著場景的變化而改變,因此采用動(dòng)態(tài)盲元校正算法對這些時(shí)變盲元進(jìn)行校正。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,本文提出的算法不但具有較好的處