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)應用于工業(yè)和民用領域，要求圖像測溫達到一定精度，但非制冷焦平面陣列紅外圖像的非均勻性，嚴重降低了系統(tǒng)的圖像測溫精度，制約了系統(tǒng)的應用，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前國內外研究熱點，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類校正和場景類校正兩類方法。定標類校正方法是使用已知的數(shù)據(jù)映射關系對原始圖像進行校正，而場景類校正方法是利用像元間或圖像序列間的相關信息進行

2、校正。兩類方法各有側重，定標法側重圖像測溫精度，不能校正漂移；場景法側重圖像顯示質量，能自適應漂移，但在克服漂移的過程中破壞了圖像測溫基準。論文通過對兩類方法優(yōu)缺點的理論分析和仿真比較，確定了以側重圖像測溫精度且能校正漂移的定標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?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驗研究中得到驗證和應用，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。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行改進，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進行計算和分析，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。 論文設計實現(xiàn)了實驗紅外熱成像系統(tǒng)，建立了對非均勻性校正進行實驗研究的實驗條件。實驗驗證了紅外圖像漂移噪聲的存在，也驗證了漂移噪聲的校正是保證熱圖像測溫精度的關鍵。論文以紅外圖像噪聲模型為基礎，以實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，提出一種新的雙溫度線性回歸補償模型，簡單有效地實現(xiàn)了對溫度漂移的補償，并采用假設檢驗方法對回歸方程系數(shù)進行顯著性分析，確定了漂移補償方程的合理性。論文對二次曲線校正法和雙溫度線性補償校正法的校正效果進行

5、了實驗比較，研究結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行改進，設計并驗證了空間補償校正方法和漂移補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