[页数] 32 [字数] 13772 [目录] 摘要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 2 LABVIEW软件开发平台 5 3 IRFPA无效像元的检测和补偿算法 10 4 IRFPA无效像元检测与补偿的系统设计 15 5 结束语 21 致谢 22 参考文献 23 [原文] 1 绪论 1.1 红外焦平面阵列概述 近年来,红外焦平面阵列(IRFPA)作为新一代红外探测器件提高了红外系统的空间分辨率和系统灵敏度,其应用日趋广泛,凝视型红外焦平面(IRFPA)成像系统是目前红外成像系统的发展方向,但由于制造材料、工艺等因素的影响(如材料的不均匀性、掩模误差、缺陷等),红外焦平面阵列器件存在不可避免的非 均匀性,而在不均匀的极端情况下,部分探测器元甚至失去探测能力,成为无效像元[1]。 红外焦平面阵列的原理是探测器的焦平面上排列着感光元件阵列,从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上,探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持,通过输出缓冲和多路传输系统,最终送达监视系统形成图像[4]。红外焦平面阵列根据制冷方式,红外焦平面阵列可分为制冷型和非制冷型两大类. 依照光辐射与物质相互作用原理可分为依此红外探测器可分为光子探测器和热探测器两大类. 按成像方式划分红外焦平面阵列分为扫描型和凝视型两种[5]。 随着科学技术的进一步发展和普及,热成像系统已成为非接触温度测量的重要工具,已越来越广泛地应用于电气设备、石化设备和其它工业设备的状态监测。它是一个利用红外传感器接收被测目标的红外线信号,经放大和处理后送至显示器上,形成该目标温度分布的二维可视图像的装置。它实际上是一种波长转换技术,把红外辐射转换成可见光。将目标物体自然发射的红外辐射转变成可见的热图像,从而使人眼的视觉范围扩展到远红外区。热像再现了目标物体各个部分的辐射起伏,因而能显示出目标物体的特征。 发展到现在,热成像系统已经是窄禁带半导体技术、精密光学、精密机械、微电子学、特殊红外工艺、新型红外光学材料与系统工程学的产物。 1.2红外焦平面阵列无效像元检测和补偿的意义 无效像元的数量和分布对红外图像的信噪比和图像质量产生很大的影响,如果无效像元过多或者分布过于集中,则红外图像上将出现大量的或者过于集中的白点(黑点),这严重影响红外图像的视觉效果和系统的性能...... [摘要] 红外焦平面阵列(IRFPA)是目前最常用的红外探测器件,它是红外成像技术中获取红外图像信号的核心光电器件。在热成像系统中,IRFPA在其读出电路(ROIC)的扫描控制下,依次输出视频信号,再将电信号放大、处理后从而显示形成热像。红外焦平面阵列提供了一种以低成本获得高分辨力、高可靠性器件的有效手段。它提高了成像系统的空间频率响应,而且也提高了系统的灵敏度。目前,红外成像技术在相关领域正得到日益广泛的应用,越来越备受人们关注。 但是红外探测器、读出电路、半导体特性及放大电路等各种因素综合作用,会造成IRFPA无效像元的产生。无效像元的数量及其分布对器件性能的影响很大,无效像元的存在会严重影响系统的成像质量。因此对红外焦平面阵列无效像元检测和补偿的研究,为改善成像质量及对红外图像技术的发展都有相当重要的意义。 本文分析了IRFPA产生无效像元的常见原因,描述了无效像元的定义,并分析了无效像元(包括死像元及过热像元)的检测与补偿的算法,并详细描述了程序实现过程。 本次采用虚拟仪器技术,基于Labview软件开发平台,设计了IRFPA无效像元检测与补偿系统。该系统操作面板清楚明了,通过设置面板参数就可以运行系统。系统采用一种根据像元的平均响应率的无效像元检测方法,对无效像元进行检测;并且通过加窗中值补偿的算法,对无效像元进行补偿。系统对采集的119*160IRFPA输出的视频信号进行读取,并对其进行无效像元检测。检测后系统能统计无效像元的个数,并能显示无效像元所处的位置。并针对其无效像元进行补偿。 通过无效像元补偿算法可以消除红外图像的白点或者黑点,从而提高焦平面阵列的性能,为热像仪的实际应用带来好处。 [参考文献] [1]周慧鑫,殷世民,刘上乾,等。红外焦平面器件无效像元检测及补偿算法[J].光子学报,2004,33(5):598-600 [2]Scribner D.A,Kruer M R,Gridley C J.Measurement,characterization,and modeling of noise instaring infrared focal plane array [J].Proe.SPIE,1987,782:147-160. [3]孙志君. 红外焦平面阵列技术的商用前景展望[J].传感器世界,1999 (1) :1~6. [4]李言俊,崔瑞青,赵桂芳,等。一种新的红外焦平面阵列盲元检测方法[J].激光与红外,2007,37(1):51-52. [5]Isoz W,Svensson T,Renhorn I. Nonuniformity correction of infrared focal plane arrays [J].Proc.SPLIE,2005,5783:949-960. [6]Loper Alonso J M,Alda J.Principal component analys is of noise in an image acquisition system:bad pixel extraction.[J].Proce.SPIE,2003,5036:353-357. [7]GB/T 17444-1998.红外焦平面阵列特性参数测试技术规范[S]. [8]Biberman L.M, Electror Optical Imaging:System Performance and Modeling[M].SPIE Prese,2001. [9]Holst G.C.Testing and Evaluation of Infrared Imaging System[M].Bellingham,W.A:SPIE Optical Engineering Press,JCD Publishing,1998. [10]朱 红 。数字图像处理基础[M].北京:科学出版社,2005. [11]胡明鹏,李宏壮,马冬梅。凝视型红外光电系统噪声等效温差测量[J]. 光电工程,2007,34(8):15-19. [12]阮秋琪. 数字图像处理[M]. 北京:电子工业出版社,2001. [13] 张凯 郭栋等编著LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M]北京 国防工业 出版社2004.6 [14]周兵,陈德新,陈乃祥. 基于虚拟仪器的测量分析系统. 仪表技术与传 感器, 2004 (12) : 18 - 20. [15]杨乐平,李海涛,肖凯等,虚拟仪器设计概论,北京:电子工业出版社, 2003年3月,第一版 [16]范心田. 非制冷红外焦平面成像系统畸变校正及无效像元补偿[D]. 长 春:中科院长春光机所, 2005. [17]Dieickx B ,Meynants G. Missing pixels correction algorithm for imager sensor. SPIE , 1998 , 3410 :200~203. [18]侯和坤,张新.红外焦平面阵列非均匀性校正技术的最新进展.红外与激光工程 , 2004, 33(1) : 79- 82. [19]孙志君. 红外焦平面阵列技术的发展现状与动向[J].传感器世界,1997 ,3 (4) :1~7. [20]石岩,毛海岑,张天序,等.一种新的基于特征直方图分解的红外焦平面阵列无效像元判别方法[J].红外与毫米波学报,2005,24(2):119-124. [21]赖 睿,刘上乾,周慧鑫,等。红外焦平面阵列盲元检测技术研究[J].半导体光电,2005,26(3):199-201. [22]郭继昌,陈敏俊,李锵,等.红外焦平面失效元处理方法及软硬件实现[J]. 光电工程,2006,33(6):57-60. [23]代少升,张天骐,等.一种新的红外焦平面阵列盲元处理算法[J].压电与声光,2008,30(6):68-70. [24]苏君红,吴诚. 红外热成像技术的进展[M]. 现代光学和光电子学的进展[C ]. 2003: 340 - 357. [25]孙志君. 21 世纪红外焦平面阵列技术[J]. 传感器世界,2001, 7(5):1-7. [26]红外探测器市场为何处在不断变化中[J]. 红外,2000(11):34-36. [原文截取] 编号 毕业设计(论文) 题目 IRFPA无效像元检测与 补偿系统设计 二级学院 电子信息与自动化 专 业 测控技术与仪器 班 级 学生姓名 学号 指导教师 评阅教师 时 间 目 录 摘要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 红外焦平面阵列概述 1 1.2红外焦平面阵列无效像元检测和补偿的意义 1 1.3 红外焦平面阵列技术的发展现状 2 1.4 IRFPA应用展望 3 1.4.1 IRFPA的前景 3 1.4.2 IRFPA的在车辆驾驶应用 3 1.5 本章小结 4 2 LABVIEW软件开发平台 5 2.1 虚拟仪器技术 5 2.2 虚拟仪器开发平台LabVIEW 5 2.3 虚拟仪器的基本构成 6 2.4 LabVIEW的特点 6 2.5 基于LabVIEW的子VI设计 7 2.6 本章小结 8 3 IRFPA无效像元的检测和补偿算法 10 3.1无效像元的产生机理 10 3.2无效像元的定义 11 3.3 无效像元的查找 12 3.4 无效像元的补偿 13 3.4.1 加窗中值无效像元补偿算法原理 13 3.4.2 算法优点 13 3.4.3 具..... |
IRFPA无效像元检测与补偿系统设计
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