采用热像系统MTF(调制传递函数)建立虚拟热像仪的研究

热像仪作为一种成像系统,其功能是将接收到的二维空间分布的景物红外辐射转换成可视图像再现景物的红外图像.利用光学傅立叶分析的方法可以把热成像系统看作线性滤波器,并建立热成像系统的静态性能模型.利用热成像系统静态性能参数MTF(调制传递函数)的实验室测试数据作为幅频特性,用设计数字滤波器的频率样本法构造仿真热像仪MTF的二维图像滤波器,以此为基础可以建立用计算机仿真热像仪空间分辨特性的模拟环境.     

一种降低高灵敏度热红外成像条纹噪声的方法

高灵敏度热红外成像系统的灵敏度是最重要的指标。经过简单非均匀性校正的红外图像已不能满足高灵敏度场合的需要,需要后续对红外图像条纹噪声进行处理,以提高红外图像的灵敏度水平。为了进一步提高热红外成像系统的应用效果,全面分析了系统的图像噪声模型,提出并实施了一种基于硬件系统的条纹噪声去除方法,通过一套自行研制的制冷型热红外成像系统的实测数据实际验证了提出方法的实际效果,由非均匀性噪声引起的NETD从26 m K降到19 m K。     

基于实测数据的红外成像系统噪声测量仿真

介绍了红外成像系统的噪声模型、测量方法和基于实测数据的噪声仿真法.通过分析二代红外成像和一代红外系统的不同特性,导出了更适合二代红外成像系统的三维噪声模型.就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,给出了影响噪声分量的原因.结合噪声模型给出了红外成像系统噪声测量方法;最后进行了试验,给出了实验结果,并对模型结合实测数据用于红外图像噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

发热筛查热成像系统的测温准确性分析

介绍了发热筛查热成像系统的发展历程和系统构成及热像仪测温的基本原理,指出热像仪的内辐射对测温准确性具有明显影响,分析了发热筛查热成像系统用黑体参考源消除内辐射影响的工作原理。介绍了发热筛查热成像系统的测温准确性评价模型及其主要参数的要求,逐项分析了这些参数与热像仪噪声、黑体参考源及使用环境等因素的关系,发现热像仪的时间低频噪声和空间低频噪声是影响测温准确性的关键因素,指出黑体参考源可以消除时间低频噪声的影响,基于外挡片的两点校正法可以消除空间低频噪声的影响,从而使发热筛查热成像系统满足人体测温准确性要求。     

焦平面热成像系统离散采样性能评价方法

在充分研究焦平面热成像系统欠采样成因的基础上,分析了ANN法和基于信息理论的光电成像系统欠采样混频评价方法,把欠采样混频看作是系统的噪声,并和其他系统噪声一起加到MRTD模型中,给出了包含欠采样噪声的MRTD模型。对比含欠采样噪声的MRTD模型仿真数据与文献中实测MRTD数据,该模型对MRTD仿真结果与测量数据走势基本一致,能够用于评价欠采样混频对热成像系统性能的影响,但模型的精确性还需要进一步修正。下一步将通过测量各种型号焦平面热像仪的MRTD,对含欠采样混频的MRTD模型进行修正。     

红外成像系统噪声等效温差数字图像测试方法

噪声等效温差是评价红外成像系统性能的关键参数之一。数字图像在红外成像系统的显示与记录中得到越来越广泛的应用,但原有的噪声等效温差均是基于模拟图像进行测试。提出基于数字图像的红外成像系统噪声等效温差测试方法,用最小二乘法拟合信号传递函数,用三维噪声模型分析并计算系统噪声,给出了噪声等效温差的计算方法。搭建测试环境,分别对线列扫描红外成像系统和焦平面阵列红外成像系统进行测试,并对测试数据与标称值进行对比、分析。     

红外成像传感器效应仿真

按照红外成像传感器的工作原理,光学系统、焦平面阵列探测器和信号放大电路部分的线性和非线性效应是影响输出红外图像质量的主要方面,阐述了红外传感器系统模型的建立流程和仿真系统的实现步骤。仿真实验表明叠加了传感器效应的红外仿真图像置信度明显提高,可作为信号源对红外成像系统进行客观测试和评价。     

红外动态景像仿真中探测器效应的研究

本文结合中国科学院知识创新课题-"红外凝视成像系统分析、测试模型研究",着重分析了焦平面探测器对红外仿真图像造成的影响,建立了相应的数学模型.分别对探测器的时空采样、非均匀性和各种噪声影响进行了详细的讨论.大大提高了红外仿真图像的真实性和可靠性,现已很好地服务于后续信号处理与评价系统.     

三角形方向鉴别阈值性能理论模型研究

阐述了红外成像传感器性能表征的TODT度量方法;依据频谱理论,首先确定了三角形标准靶的空间频谱描述函数;利用匹配滤波器的概念分别推导了人眼/大脑系统通过红外成像传感器可感知的非周期三角形标准靶信号和噪声;以图像视觉感知信噪比为理论基础,首次建立了红外成像传感器的TODT性能模型,并给出了计算机仿真结果.与实验测量数据比较显示了此模型预测红外成像传感器TODT度量曲线的合理性.     

基于回路的MOS电阻阵单像素红外模型建模方法研究

MOS电阻阵目前在红外仿真领域有着广泛的应用和重要的作用。作为红外半实物仿真链路中的核心器件,其成像效果直接关系到最终仿真结果的准确度和置信度。目前的红外仿真数字信号进入电阻阵后会产生一系列图像退化和耦合失真问题,因此需要从MOS电阻阵的成像机理出发,分析其成像原理及能量传递过程,针对单个像元建立符合其自身物理特性的过程及辐射模型。通过输入信号与输出信号的函数关系来量化和验证模型的准确度和置信度。这个模型作为MOS电阻阵的基础模型对未来研究更大规模电阻阵的耦合特性、反向模型及非均匀性校正均有重要的理论基础和实际工程应用价值和意义。