紅外成像技術(shù)在光電偵察與搜索、探測(cè)制導(dǎo)與跟蹤等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。目前,紅外成像系統(tǒng)普遍使用基于定標(biāo)的方法實(shí)現(xiàn)非均勻性校正。為了適應(yīng)漂移和場(chǎng)景變化,需要不斷的使用擋片進(jìn)行定標(biāo),這將導(dǎo)致圖像的短暫中斷,對(duì)于高速機(jī)動(dòng)目標(biāo),可能會(huì)造成跟蹤丟失,是一種非常嚴(yán)重的隱患。為此,本文開展了基于場(chǎng)景的非均勻性算法研究,提出了一種基于時(shí)域直方圖的非均勻性校正算法�；谛吞�(hào)為MARS MWK508的制冷紅外焦平面設(shè)計(jì)了紅外成像處理電路,對(duì)所提出的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。非均勻性校正、盲元替代以及圖像增強(qiáng)是紅外圖像處理的主要內(nèi)容。所提出的基于時(shí)域直方圖的非均勻性校正算法,從焦平面輸入和響應(yīng)的概率密度函數(shù)角度描述非均勻性,證明了概率密度函數(shù)與時(shí)域直方圖之間具有等價(jià)關(guān)系,利用直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)代替直接存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù),解決了大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題,降低了場(chǎng)景校正算法對(duì)硬件存儲(chǔ)空間和存儲(chǔ)速度的要求。采用中值濾波算法檢測(cè)盲元,以標(biāo)志位方式進(jìn)行盲元替代避免了中斷式替代的缺點(diǎn)。結(jié)合紅外圖像的直方圖特性,討論了對(duì)比度自動(dòng)增強(qiáng)的方法。采用引導(dǎo)濾波高低頻細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法解決了紅外圖像輸出時(shí)細(xì)節(jié)損耗的問題,增加LoG邊緣算子來加權(quán)引導(dǎo)濾波能有效避免該算法容易產(chǎn)生“光暈”的缺陷。本文設(shè)計(jì)的紅外成像處理電路可以完成探測(cè)器驅(qū)動(dòng)、A/D信號(hào)采集、溫度控制、實(shí)時(shí)信號(hào)處理等功能。設(shè)計(jì)了差分信號(hào)傳輸和雙級(jí)濾波電路來降低板級(jí)噪聲的引入,從而減小系統(tǒng)的噪聲等效溫差(NETD)。采用PID閉環(huán)溫控電路使探測(cè)器的溫度維持在77±0.04K精度。信號(hào)處理上設(shè)計(jì)了 4級(jí)流水線結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將非均勻性校正、盲元替換、對(duì)比度增強(qiáng)、細(xì)節(jié)增強(qiáng)功能融入一個(gè)模塊,極大地簡(jiǎn)化了處理流程,保證了視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)輸出。對(duì)本文設(shè)計(jì)的制冷紅外成像電路進(jìn)行硬件調(diào)試、性能測(cè)試。測(cè)試得到系統(tǒng)的NETD為31mK,成像質(zhì)量高、實(shí)時(shí)性好。驗(yàn)證了基于時(shí)域直方圖的非均勻性校正算法的可行性。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN215;TP391.41
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文?基于場(chǎng)景動(dòng)態(tài)校正的中波紅外成像技術(shù)研究??１．１．３紅外成像技術(shù)的應(yīng)用??軍事上，紅外成像技術(shù)在紅外制導(dǎo)、紅外目標(biāo)的跟蹤預(yù)警、紅外觀瞄、夜視偵查、??紅外遙感、紅外反隱身、反電子對(duì)抗等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，可以獲得了巨大的軍??事效益。西方國(guó)家的武器裝備如星、彈、機(jī)、艦、車、人等都裝備了紅外系統(tǒng)。國(guó)外第??四代空空導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中都有基于紅外探測(cè)的紅外制導(dǎo)型號(hào)，如美國(guó)最新“響尾蛇”導(dǎo)彈??系列空空導(dǎo)彈ＡＩＭ－９Ｘ使用的新一代紅外精確導(dǎo)引頭［９３（）］，采用了?１２８ｘ１２８元的探測(cè)器，??目標(biāo)辨識(shí)度高，能區(qū)分人工熱輻射源和自然熱輻射源。另外還有英國(guó)的阿斯拉姆、法國(guó)??的米卡、俄羅斯的Ｒ－７３、以色列的“怪蛇”、德國(guó)的伊爾伊斯特系列等。國(guó)產(chǎn)武器同樣應(yīng)??用了紅外探測(cè)技術(shù)，在“霹靂－２”、“霹靂－１０”空空導(dǎo)彈中使用抗干擾多元成像導(dǎo)引頭，并??采用高離軸角發(fā)射，使其在精確探測(cè)的同時(shí)兼?zhèn)涑瑥?qiáng)的機(jī)動(dòng)性能。在地空導(dǎo)彈中采用紅??外導(dǎo)引頭，可以有效避免導(dǎo)彈低空飛行時(shí)引信誤啟動(dòng)的情況：在反坦克導(dǎo)彈中應(yīng)用中波??紅外成像式導(dǎo)引頭，使偽裝的坦克遁于無形，成為坦克大殺器。??

．文的研宄背景及主要內(nèi)容??課題來源于南京理工大學(xué)與ＸＸＸＸ單位合作的ＸＸＸＸ預(yù)研項(xiàng)目，進(jìn)行基于勻性校正算法研究，提出了一種基于時(shí)域直方圖的非均勻性校正算法。使用ＭＷ?Ｋ０８一，

直流電平像元（死元）、響應(yīng)率異常像元以及受環(huán)境溫漂和１／／噪聲影響較大聲像元等都屬于異常像元，統(tǒng)稱盲元。盲元包括固定盲元和隨機(jī)盲元。受限于制造以及制造材料的缺陷而導(dǎo)致的焦平面陣列元的物理損壞，是固定盲元的主要產(chǎn)生途如溝道區(qū)域摻雜濃度不均、柵氧化物厚度有差異等，這些因素導(dǎo)致盲元在探測(cè)器生程中隨機(jī)出現(xiàn)，而且以目前的工藝水平依舊無法完全避免此類盲元的產(chǎn)生。其次光統(tǒng)的瑕疵，探測(cè)器表面的灰塵、污潰也會(huì)產(chǎn)生固有盲元。電路中波動(dòng)的高斯噪聲、１噪聲都會(huì)造成隨機(jī)盲元，其特征時(shí)而表現(xiàn)為正常像元，時(shí)而表現(xiàn)為隨機(jī)性盲元。同著使用時(shí)長(zhǎng)增加，盲元的數(shù)量也會(huì)隨著外部沖擊和使用壽命的消耗而慢慢增加。盲存在對(duì)探測(cè)器的成像質(zhì)量影響很大，主要表現(xiàn)為焦平面探測(cè)器紅外圖像上固定的黑或者線掃描探測(cè)器紅外圖像上的亮暗條紋。??２．１．４紅外圖像對(duì)比度低??影響紅外成像的外部因素主要是紅外輻射對(duì)比度差，輻射對(duì)比度的定義為：??＾?ｄＷ／ｄＴ??ＣＴ?＝??（２．Ｔ?Ｗ??其中，ｑ表示對(duì)比度，ｗ為紅外輻射功率，；ｒ?yàn)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度。圖２．ｉ為通朗克公式計(jì)算繪制的３？５ｐｍ波段黑體輻射對(duì)比度隨溫度變化的曲線。??
【參考文獻(xiàn)】

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1 張燕;史要濤;武春風(fēng);于翠萍;柯才軍;;一種紅外導(dǎo)引頭成像自適應(yīng)非均勻性校正方法[J];紅外技術(shù);2014年10期

2 范晉祥;楊建宇;;紅外成像探測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析[J];紅外與激光工程;2012年12期

3 周慧鑫;拜麗萍;秦翰林;賴睿;王炳健;劉群昌;;基于自適應(yīng)濾波的紅外焦平面陣列非均勻性校正算法[J];強(qiáng)激光與粒子束;2009年11期

4 張俊舉;孫戀君;王世允;常本康;錢蕓生;;基于時(shí)域統(tǒng)計(jì)的非均勻校正算法[J];兵工學(xué)報(bào);2006年05期

5 李穎文,陳福勝,羅艷;非制冷熱成像最新發(fā)展和應(yīng)用前景[J];紅外與激光工程;2005年03期

6 周慧鑫,殷世民,劉上乾,賴睿;紅外焦平面器件盲元檢測(cè)及補(bǔ)償算法[J];光子學(xué)報(bào);2004年05期

7 殷世民,劉上乾;基于低次插值的紅外焦平面器件非均勻性多點(diǎn)校正算法[J];光子學(xué)報(bào);2002年06期

本文編號(hào)：2876769