非制冷焦平面陣列紅外圖像非均勻性校正研究.pdf

1、紅外熱成像系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)域，要求圖像測溫達(dá)到一定精度，但非制冷焦平面陣列紅外圖像的非均勻性，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的圖像測溫精度，制約了系統(tǒng)的應(yīng)用，因此，以提高紅外圖像測溫精度為目的的非均勻性校正方法成為當(dāng)前國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，這也是論文研究選題意義所在。 現(xiàn)有的紅外圖像非均勻性校正主要分為定標(biāo)類校正和場景類校正兩類方法。定標(biāo)類校正方法是使用已知的數(shù)據(jù)映射關(guān)系對原始圖像進(jìn)行校正，而場景類校正方法是利用像元間或圖像序列間的相關(guān)信息進(jìn)行

2、校正。兩類方法各有側(cè)重，定標(biāo)法側(cè)重圖像測溫精度，不能校正漂移；場景法側(cè)重圖像顯示質(zhì)量，能自適應(yīng)漂移，但在克服漂移的過程中破壞了圖像測溫基準(zhǔn)。論文通過對兩類方法優(yōu)缺點(diǎn)的理論分析和仿真比較，確定了以側(cè)重圖像測溫精度且能校正漂移的定標(biāo)類校正新方法作為論文主攻方向。 校正方法研究必須具備適當(dāng)?shù)脑u估手段；論文提出一種新的校正評估測度“校正率”，從一個新的角度對紅外圖像非均勻性噪聲狀況做出評價，較好地反應(yīng)圖像噪聲校正水平。這一評估新測度具有

3、較普遍的適用性，在非均勻性校正仿真研究和實(shí)驗(yàn)研究中得到驗(yàn)證和應(yīng)用，對非均勻性校正研究具有重要意義。 非均勻性校正是對紅外圖像非均勻性噪聲的校正，紅外圖像噪聲模型是校正方法研究的基礎(chǔ)。論文在分析非均勻性噪聲的時變特性和空間分布特性的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的“時域噪聲+空間模式噪聲”的非均勻性噪聲模型進(jìn)行改進(jìn)，建立了新的噪聲模型，“時域噪聲+空間模式噪聲+漂移噪聲”，將漂移噪聲作為一個噪聲項(xiàng)進(jìn)行計算和分析，使得校正方法對非均勻性噪聲各部分的

4、校正效果清晰直觀。 論文設(shè)計實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)紅外熱成像系統(tǒng)，建立了對非均勻性校正進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了紅外圖像漂移噪聲的存在，也驗(yàn)證了漂移噪聲的校正是保證熱圖像測溫精度的關(guān)鍵。論文以紅外圖像噪聲模型為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，提出一種新的雙溫度線性回歸補(bǔ)償模型，簡單有效地實(shí)現(xiàn)了對溫度漂移的補(bǔ)償，并采用假設(shè)檢驗(yàn)方法對回歸方程系數(shù)進(jìn)行顯著性分析，確定了漂移補(bǔ)償方程的合理性。論文對二次曲線校正法和雙溫度線性補(bǔ)償校正法的校正效果進(jìn)行

5、了實(shí)驗(yàn)比較，研究結(jié)果顯示二次曲線校正法可將紅外圖像空間模式噪聲降低到時域噪聲水平，雙溫度線性回歸補(bǔ)償校正法能顯著改善圖像測溫精度；將二次曲線校正法和雙溫度線性回歸補(bǔ)償校正法同時使用，可明顯降低紅外圖像非均勻性噪聲水平。 論文針對不同的噪聲表現(xiàn)形式，對紅外圖像非均勻性噪聲模型進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計并驗(yàn)證了空間補(bǔ)償校正方法和漂移補(bǔ)償二次曲線校正方法的有效性。這兩種方法能同時完成漂移噪聲和空間模式噪聲的校正，校正后圖像測溫精度較高，具有更好的