紅外成像技術(shù)在光電偵察與搜索、探測制導(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)的方法實現(xiàn)非均勻性校正。為了適應(yīng)漂移和場景變化,需要不斷的使用擋片進行定標(biāo),這將導(dǎo)致圖像的短暫中斷,對于高速機動目標(biāo),可能會造成跟蹤丟失,是一種非常嚴(yán)重的隱患。為此,本文開展了基于場景的非均勻性算法研究,提出了一種基于時域直方圖的非均勻性校正算法。基于型號為MARS MWK508的制冷紅外焦平面設(shè)計了紅外成像處理電路,對所提出的方法進行了驗證。非均勻性校正、盲元替代以及圖像增強是紅外圖像處理的主要內(nèi)容。所提出的基于時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)與時域直方圖之間具有等價關(guān)系,利用直方圖數(shù)據(jù)存儲代替直接存儲圖像數(shù)據(jù),解決了大量數(shù)據(jù)的存儲問題,降低了場景校正算法對硬件存儲空間和存儲速度的要求。采用中值濾波算法檢測盲元,以標(biāo)志位方式進行盲元替代避免了中斷式替代的缺點。結(jié)合紅外圖像的直方圖特性,討論了對比度自動增強的方法。采用引導(dǎo)濾波高低頻細(xì)節(jié)增強算法解決了紅外圖像輸出時細(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)計的紅外成像處理電路可以完成探測器驅(qū)動、A/D信號采集、溫度控制、實時信號處理等功能。設(shè)計了差分信號傳輸和雙級濾波電路來降低板級噪聲的引入,從而減小系統(tǒng)的噪聲等效溫差(NETD)。采用PID閉環(huán)溫控電路使探測器的溫度維持在77±0.04K精度。信號處理上設(shè)計了 4級流水線結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將非均勻性校正、盲元替換、對比度增強、細(xì)節(jié)增強功能融入一個模塊,極大地簡化了處理流程,保證了視頻信號的實時輸出。對本文設(shè)計的制冷紅外成像電路進行硬件調(diào)試、性能測試。測試得到系統(tǒng)的NETD為31mK,成像質(zhì)量高、實時性好。驗證了基于時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?基于場景動態(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。西方國家的武器裝備如星、彈、機、艦、車、人等都裝備了紅外系統(tǒng)。國外第??四代空空導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中都有基于紅外探測的紅外制導(dǎo)型號，如美國最新“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元的探測器，??目標(biāo)辨識度高，能區(qū)分人工熱輻射源和自然熱輻射源。另外還有英國的阿斯拉姆、法國??的米卡、俄羅斯的Ｒ－７３、以色列的“怪蛇”、德國的伊爾伊斯特系列等。國產(chǎn)武器同樣應(yīng)??用了紅外探測技術(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，使其在精確探測的同時兼?zhèn)涑瑥姷臋C動性能。在地空導(dǎo)彈中采用紅??外導(dǎo)引頭，可以有效避免導(dǎo)彈低空飛行時引信誤啟動的情況：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)研項目，進行基于勻性校正算法研究，提出了一種基于時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)致盲元在探測器生程中隨機出現(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，探測器表面的灰塵、污潰也會產(chǎn)生固有盲元。電路中波動的高斯噪聲、１噪聲都會造成隨機盲元，其特征時而表現(xiàn)為正常像元，時而表現(xiàn)為隨機性盲元。同著使用時長增加，盲元的數(shù)量也會隨著外部沖擊和使用壽命的消耗而慢慢增加。盲存在對探測器的成像質(zhì)量影響很大，主要表現(xiàn)為焦平面探測器紅外圖像上固定的黑或者線掃描探測器紅外圖像上的亮暗條紋。??２．１．４紅外圖像對比度低??影響紅外成像的外部因素主要是紅外輻射對比度差，輻射對比度的定義為：??＾?ｄＷ／ｄＴ??ＣＴ?＝??（２．Ｔ?Ｗ??其中，ｑ表示對比度，ｗ為紅外輻射功率，；ｒ為被測目標(biāo)的溫度。圖２．ｉ為通朗克公式計算繪制的３？５ｐｍ波段黑體輻射對比度隨溫度變化的曲線。??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2876769