基于形态学滤波的红外图像背景补偿

天空背景的红外辐射特性与观测天顶角有关,造成具有天空背景的红外图像背景亮度不均匀,影响了红外图像后续处理。针对红外图像天空背景亮度不均匀的特点,提出了一种基于形态学滤波的红外图像背景补偿方法,并采用了一种简单的自动全局阈值处理方法对背景补偿效果进行了实验验证,结果表明,该方法能够很好的解决红外图像天空背景亮度不均匀的问题。     

红外图像序列中不均匀背景消除新方法

从红外相机自身特性和使用角度两方面对靶场红外图像序列中不均匀(花纹)背景产生的原因进行了剖析,分析了传统红外图像非均匀校正算法在处理靶场序列红外图像上的优缺点,提出在目标跟踪过程中随着场景变化,基于实时线性标定的非线性红外图像的校正的新方法,克服了传统方法的弊端,实时确定了校正增益系数和校正因子,消除了序列红外图像中不均匀背景。通过对含有弱小目标的靶场实际序列红外图像进行仿真验证表明,新方法去除了图像固定图案噪声,消除了探测器坏元的影响,输出了理想的序列红外图像。     

基于直方图的红外图像细节增强算法研究

红外热成像技术广泛应用于故障检测中,但由于红外探测器各单元响应的非均匀性,使得红外图像对比度低、细节和边缘模糊,不利于人工观测和机器识别,因此对红外图像细节增强算法的研究具有深刻的意义。分析了传统直方图增强算法中的缺陷,提出了一种抑制背景的局部直方图均衡算法,并使用遗传算法加快了阈值求取的速度。实验结果表明,该方法可以在抑制背景的同时增强红外图像的细节,同时速度较快,可用于实时红外图像的预处理。     

地球红外辐射背景成像方法研究

为模拟生成地球红外辐射背景图像，研究其成像方法。首先将地球表面划分为若干地表区域，考虑大气传输特性、地表类型、地袁经纬度及地袁海拔高度等因素影响，根据地袁类型，建立地球袁面区域温度模型和红外辐射亮度模型．然后运用数值计算方法得到地球表面温度和红外辐射亮度分布。根据红外探测器视角与视点．利用OpenGL实现了红外探测器在太空中对地球背景红外辐射亮度的三维图像显示。结果表明，模拟生成的地球红外背景图像效果逼真，可用于红外目标识别和仿真应用。     

基于海天背景的红外图像生成方法

在对采用红外成像技术的武器进行内场仿真试验的过程中,针对红外图像的计算机生成问题,提出了一种基于 Vega软件的红外图像仿真方法.该方法首先通过Creator软件建立目标的三维几何模型,然后通过Vega软件的TMM与MAT工具和Sensor Vision与SensorWorks模块,综合考虑天气、距离和探测器等因素后得到目标的红外图像,再将这些图像与探测器实拍的海天背景红外图像进行合成,从而实现目标与背景红外图像的快速生成,提高了场景的可靠性.该方法对采用红外成像技术的武器的测试和评价具有一定的参考价值.     

转动红外探测器下地面远距离运动目标检测方法

地面远距离运动目标检测是红外成像防御中的关键技术之一。地面远距离运动目标检测指利用红外探测器对远距离运动目标实现自动探测和捕获。由于目标距离较远,在红外探测器上成像面积较小,同时远距离运动目标容易被遮挡,很难将目标从复杂的地面背景中提取出来。提出了一种能够在面阵红外探测器转动的条件下实现远距离地面运动目标检测方法。首先利用图像信息计算红外探测器的运动补偿参数并通过背景更新获取目标一次检测结果,然后采用光流法获取背景和目标的运动信息,通过计算背景和目标之间的运动信息相关性实现目标最终检测。实验采用多种场景对文中算法进行验证,结果表明该方法通过转动红外探测器可以扩大目标搜索区域,利用背景和目标之间运动信息的相关性有效地克服了目标遮挡、目标重叠和视差等问题。     

无TEC制冷电路下的红外成像温度补偿方法

在红外成像系统中去除制冷电路来降低功耗和体积的方法已成为红外热成像仪的配置主流,但在无制冷电路的情况下,红外成像效果会受到环境温度以及自身发热的影响。本文设计了一种温度补偿的校正方法,采用了先标定后补偿的处理方案,在基于FPGA结合温度传感器以及FLASH存储芯片的硬件平台上,实现了对红外探测器输出图像在无TEC制冷电路情况下的温度补偿校正。实验结果表明该设计方案有效地抑制了在无制冷电路情况下红外探测器所处环境温度的起伏对红外输出成像效果所造成的干扰。     

具有自适应校正功能的红外成像系统设计

针对红外焦平面阵列（IRFPA）响应随温度及时间漂移的特点,及红外成像系统兼备测量和监视的要求, 设计了一种能够对环境自适应的长波非制冷红外成像系统。系统采用FPGA 单处理器架构,实现系统控制和图像处理等功能,简化了系统架构,降低了功耗。采用ADN8830 进行控温,使探测器工作在最佳工作温度点,保证了探测器的成像性能。提出了基于黑体快门的非均匀性校正技术,实现了红外图像的实时校正,并有效补偿了外部环境的影响。视频输出采用模拟和数字双输出方式,模拟视频输出为图像增强后输出,便于人眼观察,数字输出为12 bit 量化原始输出,可用于测量,系统可同时满足监视和测量的要求。试验结果表明,系统具有成像质量良好、环境适应性强、功耗低等特点。     

基于神经网络的红外图像非均匀性校正

由于红外焦平面材料、制造工艺的差异以及多路模拟信号输出的电路设计等因素,红外探测器在面源黑体目标下像元的输出不均匀,针对同一辐射目标得到的响应也不一致。红外探测器像元间的非均匀性影响目标辐射探测的质量,也使得获得的红外图像不能很好地反应目标辐射特性。先对红外图像进行盲元检测和补偿,通过双边滤波方法获得像元期望输出值,利用随机梯度下降法的神经网络模型对红外图像进行非均匀性校正。实验验证该方法较基于标定的校正方法具有适应场景变化、效果好的优点。     

用于场景仿真的红外成像模型及其有效性分析

结合辐射传输定律,对计算机图形学中常用的光照模型进行了一系列改进,得到了简化的可用于场景仿真的红外成像计算模型.具体改进如下:1)增加了几何体表面的温度分布和材料参数;2)在模型中引入了自发辐射项和探测器特性参数.采用光线跟踪方法构建了以该模型为基础的红外场景成像模拟仿真系统,可生成任意观察视角的3D场景红外图像.对三个典型场景进行了红外成像计算,用中波红外探测器采集到的红外图像进行对比.主观比较可看出该计算模型生成的图像与实采图像在基本特征上是相似的,验证了该模型的有效性.定量比较也说明模拟图像与实际图像在主要特征上相符,但绝对亮度上存在较大差异,分析了原因,并提出了改进方向.     

改善数字全息再现像质量的背景强度补偿法

为了完全消除CCD背景噪声和杂散背景光对数字全息再现像质量的影响,在全息图强度分别减去参考光波和物光波强度相减法和全息图强度分别减去参考光波和物光波强度及CCD背景噪声相减法的基础上,提出了改善数字全息再现像质量的背景强度补偿法。介绍了背景强度补偿法的原理,并实验对比了全息图的直接再现像及应用背景强度补偿法对不同背景强度下获得的全息图处理后的再现像。结果表明,背景强度补偿法显著地改善了再现像质量,降低了对数字全息图记录环境的要求。     

提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度，采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量；对测量系统的精度进行了分析，其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度；研究了影响CCD精度的各种因素，并对CCD图像进行消噪处理，结果表明CCD图像的质量明显提高，从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

用于航空遥感的二维像移补偿镜的设计

在航空遥感中,由于振动、飞行器的运动及相机摆动等原因,相机在曝光时,被摄物影像与CCD之间存在着相对运动,带来了成像模糊及拖尾效应,此即像移.其存在对图像质量及精度都有很大影响,因此,怎样减少像移就成为提高遥感设备性能的重要手段。本文介绍了压电式二维像移补偿镜的工作原理,详细描述了其结构的设计以及功能的实现.设计了PZT压电陶瓷驱动补偿镜的柔性铰链平台,实现了补偿镜对CCD成像像移的二维补偿,并对像移补偿镜模型进行了性能分析,通过实验验证了像移补偿镜的性能.     

一种基于CCD多电极结构的电子像移补偿方法

利用CCD光注入方程对基于时间延迟积分(TDI)方式的传统CCD电子像移补偿方法进行了分析,得出该方法中曝光期间电荷包以行为步长进行转移所造成的非连续性使补偿图像达不到图像清晰度要求的结论.提出了一种利用CCD自身多电极结构进行电子像移补偿的方法,通过修改CCD驱动时序使曝光期间电荷包以CCD电极宽度为步长进行移动,使电荷包移动的非连续性达到最小值,从而最大限度地减小电荷包移动和像移之间的非同步效应,使补偿图像的清晰度显著提高.仿真和实拍结果表明该方法能对前向像移进行很好的补偿.     

深空动态场景目标红外图像仿真研究

针对深空背景空间目标的红外图像仿真问题,首先根据热平衡理论,对典型空间目标进行建模,得到目标不同部分的温度;然后建立目标的红外辐射模型,得到目标的红外辐射光谱特性;接着提出了一种基于红外星表数据库的星空背景建模方法,模拟任意时刻,任意视场大小和指向的红外星空背景;最后得到了不同距离、不同姿态空间目标与深空背景合成的红外图像仿真序列,实现了探测器不断接近目标过程中的红外辐射图像仿真.     

飞秒激光烧蚀光斑图像的双边滤波增强及FCM分割

飞秒激光烧蚀单晶硅材料过程中会伴随衍生等离子体发光,由CCD相机采集等离子体的光辐射信号可获得激光烧蚀光斑图像。针对光斑图像核心烧蚀区域易受光晕、烧蚀热过渡区域等因素影响问题,提出了烧蚀光斑图像的双边滤波增强结合模糊C均值聚类(FCM)分割策略,将光斑不同区域分割出来。首先,采用主成分分析(PCA)方法对光斑图像进行主成分提取,增强图像并去除噪声影响。其次,在PCA提取的第一主成分图像基础上,用双边滤波对光斑图像进一步增强处理,突出了光斑核心目标区域的层次。最后,采用模糊C-均值聚类(FCM)将光斑图像的各个区域精确的分割出来。通过与Canny算子结合高斯滤波的光斑图像分割效果对比表明,本文提出的光斑图像分割方法,对光斑核心区域、光斑细节及光斑层次分割方面具有优势。     

红外背景抑制与点目标分割检测算法研究

针对红外点目标检测问题,采用图像灰度同本行均值相减方法抑制温度场的非线性影响;利用Top-Hat算子形态滤波,抑制背景和增强目标;通过比较预处理后的不同背景下红外图像直方图特点,确定分割阈值;最后进行目标二值化分割,得到包含较少虚警点的点目标分割图像.实验证明,该方法较好地解决了不同红外背景下低信噪比红外点目标的分割检测问题.     

激光干扰对CCD跟踪性能影响的图像尺度分析

分析CCD成像跟踪系统的组成及常用跟踪算法,针对激光干扰图像的特点,结合机器视觉中背景杂波的量化方法,提出一种基于小波能量与平方和根的图像尺度,并将其应用于激光干扰对成像跟踪性能的影响分析。该尺度利用小波能量尺度在成像跟踪系统方面以及平方和根尺度在目标局部对比度方面各自的优点,适用于激光干扰后跟踪算法性能的评估。激光视场内干扰与视场外干扰的实验结果表明,该尺度能够较好地反映激光干扰图像对于CCD成像跟踪算法性能的影响,初步验证了尺度的有效性。     

激光辐照面阵CCD探测器的杂散光斑现象

为了研究短脉冲强激光辐照下同轴数字全息图像中的杂散光斑,进行了短脉冲强激光辐照和停止激光辐照情况下CCD图像采集的实验,采用粒子衍射原理和CCD输出电信号的过程分析了CCD图像灰度的变化,得到了像素上灰尘的衍射及CCD吸收激光能量导致复位电平失常是杂散光斑及阴影产生的原因,受热效应和记忆效应的影响,激光辐照停止后CCD图像采集失常。结果表明,激光辐照停止后随着热量的消散,杂散光斑逐渐消失,去除灰尘并延长CCD的图像采集时间间隔,避免CCD产生热积累能有效消除杂散光斑。     

基于MRF的自适应正则化红外背景杂波抑制算法

针对复杂背景下红外弱小目标检测难题,将背景杂波抑制归结为从原始红外弱小目标图像中重建目标数据的过程,据此提出了一种基于马尔可夫随机场模型(MRF)的自适应正则化滤波算法.该算法采用MRF,建立了红外弱小目标图像的先验概率模型,并根据图像的粗糙度设计了新的势函数.在此基础上,采用MRF对背景杂波抑制过程进行正则化处理,从而实现了对红外背景杂波的自适应各向异性抑制.理论分析与实验结果表明,该算法能够随图像局部纹理特征的变化自适应地调整滤波算子结构,从而可在复杂背景下自适应地抑制杂波、增强信号,有效地提高了图像的信噪比,且该算法结构简单,更易于硬件实时实现.