红外焦平面阵列盲元的电平判别法

红外焦平面阵列中盲元的存在降低了红外图像的质量以及红外系统的性能。在红外焦平面阵列最终性能的测试评价中,盲元的判定主要有响应率判据、噪声判据和电平判据三种。研究着重于第三种盲元判据——电平法的判别原理,结合实际测试结果,分析了该方法存在的不足,提出了改进的电平判别盲元的标准。采用改进的同心圆电平判别方法后,提高了盲元判别的一致性,减少了盲元的漏判与误判。然后根据电平法判别盲元的原理,提出了基于输出波形和灰度图的盲元判定方法。与红外焦平面阵列专用测试系统对比的结果表明,这两种方法对焦平面阵列盲元判别的准确率分别达到了90%和82%,为红外焦平面阵列提供了两种直观、快捷、简便的盲元判定途径。     

512×8像素级数字化长波红外探测器研究

像素级数字化红外探测器具有更高的性能水平和更强的抗干扰能力,是红外探测器技术发展的重要方向之一。通过突破像素级数字化读出电路设计、低峰谷碲镉汞材料外延、器件制备工艺以及倒装互连等关键技术,研制出了一种512×8像素级数字化长波红外探测器组件,并对其性能进行了测试。此探测器的响应波段为7.85～10.17 μm,平均峰值响应率为1.4×10¹¹ LSB/W,响应率非均匀性为9.13%,有效像元率为97.5%,噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为4.4 mK,动态范围为90.6 dB。测试结果表明,该探测器能够满足系统要求。     

红外焦平面探测器响应率不稳定像元快速筛选方法

随着红外探测技术的发展,制冷型红外焦平面探测器在航空航天和民用领域的应用越来越广泛。探测器像元响应率的不稳定性对红外焦平面探测器定量化应用产生非常大的影响。目前检测响应率不稳定像元的方法主要通过定量化的黑体标定的方法来实现,该类方法需要改变黑体温度从而得到像元的响应率,操作步骤和计算过程比较复杂,不易于高频次的工程测试实现。本文提出了一种通过计算像元随积分时间的相对响应率变化来快速筛选不稳定像元的方法,该方法每次测试时仅需要对着一个固定温度的黑体,改变积分时间获取一组探测器成像数据,通过计算每个像元的相对响应率,然后对比像元在不同测试时得到的相对响应率变化,通过与设定阈值的比较就可以实现响应不稳定性像元的筛选,自定义阈值还可以实现对响应不稳定像元进行分级。实验证明,该方法能够有效筛选出响应率不稳定的像元,操作简便,便于工程实现。     

PbSe光电导焦平面阵列探测器

应用半导体非平衡载流子连续性方程模拟了PbSe光电导红外探测器参数对光电响应的影响,实验研制了小规模像元的x-y寻址型PbSe光电导焦平面阵列（FPA）探测器,像元尺寸为500 μm×500 μm,像元间距为500 μm。实验表征了PbSe FPA探测器像元的光电响应性能,有效像元率达到了100%。500 K温度黑体辐射和3.0V偏压下像元的黑体响应率的范围是70~146 mA/W,平均响应率和平均探测率分别达到了110 mA/W和5.5×10⁹。像元的噪声等效温差（NETD）范围是15~81mK,平均噪声等效温差为32 mK。使用中波红外成像装置,初步演示了PbSe FPA探测器对350~450℃热辐射目标的红外成像。为后续研制高密度像元PbSe FPA探测器奠定了基础。     

一种新的红外焦平面阵列盲元检测算法

受材料、制造工艺等因素的影响,红外焦平面阵列探测器均存在一定数量的盲元。在分析探测单元响应特性的基础上,提出一种双参考辐射源+定义检测算法。实验结果表明,该算法具有盲元误检率低,查找快速等优点。     

基于多元统计特性异常的盲元检测算法

针对红外焦平面阵列（IRFPA）探测器盲元和非均匀性导致系统性能降低的问题,首先建立红外焦平面阵列的多元正态分布时序噪声模型,将盲元看作是不符合模型统计分布特性的异常像素点,游离于多元正态分布超椭球之外。其次对序列图像进行主成分分解,将统计距离与等分线空间角作为异常像素检测的统计判据。最后,利用红外热像仪采集了黑体的序列图像数据,用于盲元检测算法的性能验证,实验结果证明该算法的有效性。     

基于QT/C++的红外探测器多区域性能分析系统

针对不同类型红外探测器对测试数据分析筛选需求的差异性问题，提出了一种基于QT/C++的红外探测器多区域性能分析系统。该系统以传统红外探测器测试系统为基础，使用QT软件及C++语言扩展开发性能分析软件。所开发的软件嵌入OpenCV插件库，具备区域划分、盲元筛选、指标计算和盲元簇识别等功能。使用640×512甚长波碲镉汞探测器测试数据验证所开发软件的性能分析功能。结果表明，所开发的软件具备高效数据处理及准确性能分析的能力，并能够提供盲元位置及盲元簇图。与现有测试系统相比，所提出的分析系统可提高针对全阵列尺寸和不同材料探测器的性能分析能力及测试效率。     

制冷型热红外焦平面成像系统数据处理的关键技术

长波红外(8~12.5μm)焦平面的性能在很多方面弱于中短波红外器件,其非均匀性及盲元状况较严重。本课题首次在国内引进了法国Sofradir公司的320×256像元HgCdTe长波红外焦平面探测器MARS VLW RM4,其波长响应范围为7.7~12μm。基于一套高帧频低噪声信息获取系统,经过动态范围标定,实现了一套动态范围为250~330K、噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference.NETD)小于50mK的热红外成像系统。针对焦平面各像元的响应特性,研究了适用于热红外成像系统的非均匀性及盲元校正方法,提出了基于辐射定标的非均匀性校正和盲元检测。经实验验证,其校正效果优于两点定标法,且易于工程实现,基于辐射定标的结果可实现精确的温度反演。     

红外探测器盲元检测及评价

盲元严重影响红外制导武器的成像质量和系统性能。针对目前滤波类检测算法无法准确检测连续盲元的问题,本文对基于场景的时域平均野值提取的盲元检测算法进行了改进,对滤波窗口下的盲元分布形式进行了讨论,对连续盲元提出基于时域平均和空域均值野值提取的盲元检测算法,实现了盲元位置的确定。通过仿真实验对比发现,本文检测算法对连续盲元具有更低的误检率和漏检率;然后本文提出一种红外探测器盲元的测试评价方法,通过对样本图像进行分析计算,根据罗曼诺夫斯基准则的思想确定评价参数与评价法则,作为判断红外制导武器成像探测器能否正常工作的依据。测试方法简便快捷,有较高的准确度。     

512×6TDI长波红外探测器成像系统参数测试研究

长波红外成像系统以512×6 TDI探测器为核心器件,联合旋转扫描镜转动实现大范围场景观测.参考红外焦平面阵列测试的国家标准GB/T17444-2013,对512×6 TDI长波红外探测器成像系统的主要性能参数进行测试.测试参数包括响应率、响应率不均匀性、噪声电压、噪声等效温差、有效像元率、动态范围等.介绍了各个参数的测试方法,总结参数测试的顺序流程,研究了不同的测试条件对测试结果的影响.参数测试中利用Matlab软件进行数据处理分析,为了使测试方法具有更好的扩展性和移植性,在软件编程时应注意模块化、可视化设计.文章还探讨了将参数测试算法模块嵌入成像系统的图像采集设备中进行在线自动化测试的可行性.     

光导PbS 焦平面探测器制备中负载电阻的选取

负载电阻分流方式通常用于消除光导PbS探测器的背景电流,其中各探测单元光敏元电阻与相对应负载的阻值可以相等,也可以成一固定比例。为研究不同负载电阻均可应用于光导PbS焦平面探测器,采用尺寸同为100 m 100 m 的光敏元、分别为100 m 100 m 和200 m 50 m 的负载研制了线列1128 光导PbS 红外焦平面探测器。利用红外焦平面测试系统对不同负载电阻制备的器件性能进行了测试与分析。研究表明,采用不同负载电阻均获得了性能正常的器件;在相同的光敏元工作参数下,器件的平均黑体响应率、平均黑体探测率基本一致,负载对其均无影响。研究结果验证了仅通过调节负载电阻即可使器件背景输出电平平坦化的可行性。     

New real-time image processing system for IRFPA

Infraredfocal plane array(IRFPA) is a kind of infra-red detector array whichis sensitive toinfraredradiationandintegrated with signal processing circuits .The IRF-PAi maging systemhas advantages of si mple configura-tion,high reliability,high sensitivity …     

红外探测器测试系统噪声分析与抑制方法研究

随着红外焦平面技术的发展,探测器规模变得越来越大,像元噪声水平越来越低,因此对红外探测器测试系统噪声水平提出了更高的要求。本文从线缆、采集电路、电源和偏压以及ADC四个部分分析其对系统的影响,较为完整地分析了系统的噪声,并对相应部分噪声抑制方法进行研究。测试结果表明红外探测器测试系统动态范围优于100 dB。     

干涉式大气垂直探测仪读出电路研究

干涉式大气垂直探测仪是风云4号气象卫星的重要有效载荷,用于获取大气的多种三维信息。成功设计了一款适用于干涉式大气垂直探测仪的红外焦平面读出电路。电路采用CTIA注入级结构,积分电容4档可选。并且工作方式灵活,同时采用相关双采样结构有效地降低了电路输出噪声。电路使用CSMC 0.5 m 2P3M 5 V工艺流片,电路测试结果符合理论设计预期,噪声小于0.14 mV,动态范围达到85.6 dB。耦合中波HgCdTe探测器测试正常,噪声小于0.43 mV,动态范围达到75.6 dB,符合干涉式大气垂直探测仪红外焦平面要求。     

基于PCIE的红外焦平面探测器测试系统

介绍了一套自制高效的红外焦平面器件性能参数测试系统,建立了包括控制模块、辐射源、UFPA模块、信号采集模块和上位机程序在内的测试平台,分析了该系统平台的关键技术.系统可实现实时的数据采集,同时对RMS噪声、非均匀性、响应率、探测率、噪声等效功率和噪声等效温差等关键参数进行快速有效的计算分析,并能准确统计出盲元的数量和位置,分析、评估和存储器件每个像元的性能参数.     

Testing System Based on Virtual Instrument for Readout Circuit of Infrared Focal Plane Array

Readout integrated circuit（ROIC） is one of the most important components for hybrid-integrated infrared focal plane array（IRFPA）. And it should be tested to ensure the product yield before bonding. This paper presents an on-wafer testing system based on Labview for ROIC of IRFPA. The quantitative measurement can be conducted after determining whether there is row crosstalk or not in this system. This low-cost system has the benefits of easy expansion, upgrading, and flexibility, and it has been employed in the testing of several kinds of IRFPA ROICs to measure the parameters of saturated output voltage, nonuniformity, dark noise and dynamic range, etc.     

基于中值滤波的红外焦平面阵列非均匀性神经网络校正

统的神经网络校正算法存在收敛速度慢和校正精度低的缺点。当背景噪声较大时,它更难以获得令人满意的校正效果。 针对其不足之处, 提出一种基于中值滤波的红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性神经网络校正算法。该算法首先利用中值滤波对强噪声进行预处理,在此基础上 采用改进的神经网络校正算法对IRFPA非均匀性进行自适应校正。实验结果表明,该算法与传统的神经网络方法相比具有收敛速度快和校正精 度高等特点,并且使图像的峰值信噪比至少提高了10dB。     

用MATLAB实现红外焦平面探测器盲元的统计分析

红外焦平面探测器的盲元分布对红外图像有很大影响.介绍了用MATLAB图像处理工具箱提供的命令实现红外焦平面探测器盲元统计分析的方法.该方法可以很容易得到探测器相连成块盲元的分布情况,具有程序实现简单、工作量小等优点.举例说明了该方法在实际中的应用.     

IRFPA积分时间自适应预测方法研究

积分时间是决定 IRFPA (红外焦平面阵列)成像质量的关键因素。针对红外测量系统难以实时自动确定积分时间的问题,提出基于人眼视觉特性和事前辐射标定的积分时间自适应预测方法。假定目标和背景在连续两帧内不突变,结合事前辐射标定结果、目标和背景信息反演计算各积分时间的目标和背景灰度,以人眼视觉特性和跟踪判据为调节依据,自动预测合适的积分时间。实验结果表明,该方法能自适应快速预测满足要求的积分时间,使获取的图像处于线性区中段,保证了成像质量,有利于目标的初始捕获和平稳跟踪。     

InSb焦平面探测器高低温循环特性研究

制冷型InSb红外焦平面探测器工作时需降温至低温(80 K),器件在整个生命周期会经受从常温(300 K)到低温(80 K)的上千次高低温循环。针对该型探测器开展了高低温循环特性试验,测试和分析了上千次高低温循环过程中器件光电性能、杜瓦热负载和J-T制冷器特性的变化。试验结果表明,探测器可以经受至少2 000次高低温循环,并且探测率变化的幅度5.5%、响应率变化的幅度4.8%、盲元数未发生增加。研究结果为器件的工艺研发和改进提供了参考。