非制冷红外探测器片上偏压逐点非均匀性校正方法
红外图像非均匀性校正
改进的红外图像神经网络非均匀性校正算法摘要：红外焦平面阵列（IRFPA）像元响应存在不一致性，会严重影响红外成像系统成像的质量，实际应用中需要采用响应的非均匀性校正（NUC）技术。
传统的神经网络校正算法在校正结果中存在图像模糊和伪像的问题，影响人们对于目标的观察。
在分析了传统的神经网络性校正算法所出现问题原因的基础上，提出了有效的改进算法：用非线性滤波器代替传统算法中使用的均值滤波器。
算法改进之后所得到的校正图像，不仅在清晰度方面有明显的改善，而且有效的消除了传统算法中存在伪像的问题。
关键词：非均匀性；神经网络；模糊；伪像中图分类号：TN215 文献标识码：AImproved infrared image neural network non-uniformitycorrection algorithmAbstract：The responsive of infrared focal plane arrays (IRFPA) is different; it will affect the quality of imaging system seriously. Non-uniformity correction technology will need in practical application. The calibrated images have the problems of blurring and existing ghost artifacts when use the traditional neural network correction algorithm. And it is bad for the observation of the target. After analysis the reasons for the problems in the traditional neural network correction algorithm，proposed the improved algorithm. Replace the mean filter, which used in the traditional algorithm, by the nonlinear filter. The corrected image by the improved algorithm not only a marked improvement in clarity, but also effectively eliminate the problem of artifacts in traditional algorithms.Keywords：Non-uniformity; Neural network; Blurring; Ghosting artifacts0引言红外技术是20世纪初新出的一种不可见光技术，目前已被广泛应用于军事和民事领域，如红外探测，红外监视等。
红外成像系统非均匀性快速校正方法
红外成像系统非均匀性快速校正方法红外成像系统是一种利用物体所放射的红外辐射图像来研究物体表面温度分布的一种技术。
在此技术中，成像系统测量物体表面的不断变化的温度，并将其以数字形式传递给计算机，以便进行图像处理和分析。
然而，在红外成像系统中，成像系统的感受器非均匀性会导致图像质量下降，降低对物体表面温度分布的准确度。
因此，人们需要对红外成像系统进行非均匀性快速校正。
本文将介绍一种红外成像系统非均匀性快速校正方法。
校正步骤如下：第一步：对系统进行预热。
在进行非均匀性快速校正之前，需要确保红外成像系统已经预热。
由于数字红外成像系统是基于变差电阻器制造的，因此这种设备必须在10-30分钟内进行预热，以获得最准确的非均匀校正结果。
第二步：选择一个可见光相同区域的点。
在非均匀性快速校正过程中，应选择一个可见光相同区域的点作为校正点。
在该点附近，可以确定一个区域，以此确定成像系统的校正系数。
其次，在选择校正点时，应选择具有相对稳定温度的物体，以避免校正结果受到外界温度的干扰。
第三步：测量校正点的温度。
在选择了一个可见光相同的校正点之后，需要测量该点的温度。
可以使用一个温度计或其他合适的测量设备进行测量。
此外，在测量过程中，应确保温度计和红外成像系统的范围和标定方式相同。
这可以确保准确度的一致性。
第四步：确定校正系数。
在测量了校正点的温度之后，需要确定校正系数以进行校正。
这需要测量在红外成像系统中检测到的校正区域中的每个像素的参数值。
根据这些值，可以计算出一个在该区域内的校正系数。
这个系数可以被应用到整个图像中，从而对红外成像系统的非均匀性进行校正。
第五步：进行校正。
在确定了校正系数之后，我们可以对不规则成像系统进行校正。
这可以通过将校正系数应用到整个图像中来实现。
在校正后，无论是图像的温度测量还是温度差异均可更加准确。
总体来说，这种红外成像系统非均匀性快速校正方法可以快速有效地进行红外成像系统的非均匀性校正。
红外焦平面探测器的非均匀性与校准方法研究
第28卷第3期Vol.28No.3红外与激光工程Infrared and Laser Engineering1999年6月J un.1999红外焦平面探测器的非均匀性与校准方法研究胡晓梅(航天工业总公司津航技术物理研究所 天津 300192)文摘: 红外焦平面成像系统是红外成像技术发展的趋势,文中研究了红外焦平面探测器本身参数的非均匀性和对焦平面红外成像系统中探测器非均匀性的校准机理,并介绍焦平面成像信息处理系统实现的基本技术路线。
对目前国内外先进红外焦平面成像系统中普遍采用的两点温标校准法和扩展两点温标校准法进行了原理讨论。
并阐述了国内外实验室里正处在起步阶段的其它非均匀性校准方法(如神经网络法和时域滤波法)。
关键词: 红外焦平面阵列 非均匀性 校正 两点法 扩展两点法 高通滤波 神经网络Study on IRFPA nonuniformity and its correctionHu Xiaomei(Jinhang Inst.of Technical Physics CASC, Tianjin, China, 300192)Abstract:The infrared focal plane array imaging system is the trend of infrared imaging technolo2 gy.The main specifications and parameters of infrared focal plane array(IRFPA)non2uniformity and the application approaches of IRFPA non2uniformity correction are presented in this paper.Above all, the approaches of two2temperature points correction(TPC)and expanding two2temperature points correction(ETPC)are discussed in detail,as the further research in this area,temporal high2pass fil2 tering correction(THPFC)and artificial neural network correction(ANNC)are presented simply at the same time.K eyw ords: IRFPA Non2uniformity Correction Two2temperature points Expanding two2temperature points High2pass filtering Neural network1 引 言红外焦平面器件是一种兼具辐射敏感和信号处理功能的新一代红外探测器,采用焦平面探测器的成像系统具备如下优点:(1)实现了由光机扫描成像向电信息处理成像的革命;(2)大大减小了成像系统的体积、质量、功耗;(3)系统涉及的专业面变窄,机械 1999203218收稿作者简介:胡晓梅 女 30岁 工程师 从事图像信息处理方面的研究工作。
一种校正红外成像系统快门非均匀性的方法
rtd611非制冷红外焦平面探测器ddac校正参考手册
rtd611非制冷红外焦平面探测器ddac校正参考手册本发明实施例涉及非制冷红外焦平面探测器图像处理技术领域，特别是涉及一种非制冷红外焦平面探测器非均匀性响应率校正方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
随着红外技术的发展，红外焦平面阵列技术应运而生。
该技术制备的探测器（包括制冷型红外焦平面探测器和非制冷红外焦平面探测器）为当今技术性能最先进的红外探测器之一，在军事和民用领域都有着广泛的应用。
制冷型红外焦平面探测器的优势在于灵敏度高，能够分辨更细微的温度差别，探测距离远，但是其结构复杂且成本高昂，主要应用于高端军事装备。
非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置，能够在室温状态下工作，具有启动快、功耗低、体积小、重量轻、寿命长、成本低等诸多优点。
尽管非制冷红外焦平面探测器在灵敏度上与制冷器件有一定差距，但经过近十余年的发展，其在性价比上已经明显优于制冷型探测器，具有更加广阔的应用前景。
但是，由于受到制作器件的半导体材料和加工工艺等条件的限制，非制冷红外焦平面探测器的输出响应并不相同，导致了红外焦平面阵列响应的非均匀性。
而响应的非均匀性会直接影响探测器最终输出图像的清晰度，成为进一步提高图像质量的瓶颈，并在一定程度上限制了红外成像系统的应用。
从本质上讲，要彻底解决非制冷红外焦平面阵列响应的非均匀性问题，必须从提高非制冷红外焦平面阵列的加工工艺水平上着手。
但是，就目前各学科的发展现状很难保证非制冷红外焦平面阵列每个探测单元响应输出的均匀性。
而通过非均匀性校正技术有效地减小或去除非均匀性，成为提高非制冷红外焦平面阵列成像质量的关键所在。
现有的非均匀性校正的方法一般基于标定技术的算法，即在实验室内利用均匀的高温和低温黑体对红外焦平面进行标定，从而计算出增益和偏移系数的方法，例如两点法、扩展两点法，多点标定查表法、多点标定拟合法。
红外图像非均匀性自适应实时校正研究
红外图像非均匀性自适应实时校正研究随着红外焦平面阵列技术的日益成熟，红外热成像技术从军事领域转向民用领域得到了广泛推广。
但是，由于现在红外半导体材料和制造工艺水平的问题，红外焦平面阵列的探测单元存在非均匀性响应。
非均匀性响应严重影响着红外成像系统的工作性能和成像质量，使红外热成像系统无法准确、有效地反映出物体的红外特性。
因此，对红外焦平面阵列进行非均匀性校正具有重要的理论意义和广泛的应用价值。
本文首先对定标类算法和BP神经网络算法进行了研究。
其中重点对BP神经网络算法在非均匀校正方面做了分析，在该算法所出现的收敛速度慢和校正效果差的问题基础上提出了一种改进的BP神经网络算法。
主要通过两个方面来对传统的BP神经网络算法进行改进：第一个方面提高算法非均匀校正的实时性，第二个方面改善算法的非均匀校正效果。
通过对比传统的BP神经网络算法，改进的算法提高了校正的性能。
本文提高算法的实时性是通过三条途径：先对待校正的红外图像进行预处理，来减少算法的计算参数；然后对BP神经网络校正算法的初始参数进行优化，减少BP神经网络算法的迭代盲目性，使算法尽快的收敛；第三对迭代步长因子进行自适应调整来提升算法的迭代速度。
而改善非均匀的校正效果可以选取合理的期望预测值以提高算法校正精度。
为了综合测试改进的算法的红外焦平面阵列自适应校正性能，本文将该算法移植到实验室研制的红外成像平台上，通过实验表明：改进的BP神经网络算法相对于传统的BP神经网络算法具有更好的校正精度、收敛速度，易于硬件实时实现。
关键词：红外焦平面阵列，非均匀性校正，神经网络，实时第一章绪论1.1 红外成像技术概述随着红外技术不断的发展和民用化，红外技术已经在现代科学和现实生活中发挥了至关重要的作用，已被广泛的应用于各行各业。
在军事领域方面，非制冷热成像系统应用与红外成像、热跟踪、红外遥控、红外制导等。
在工业领域方面，非制冷红外热成像系统可以用在电力检测、夜间监控、森林防火、工艺质量控制等领域；在医疗领域方面，非制冷红外热像仪可以用于手术检测、伤口监视等领域。
非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现
非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现作者：苏满红吴志敏来源：《现代电子技术》2012年第22期摘要：红外焦平面阵列（IRFPA）的非均匀性是影响红外系统成像质量的关键性因素，在此提出了一种非制冷红外图像的非均匀性校正及其在FPGA上的实现方法，通过对非制冷红外图像盲元及非均匀校正方法分析，提出了二点加一点定标校正方法，并利用FPGA实现红外图像非均匀校正的实时处理，获得了较好的实验结果。
利用二点加一点定标校正方法，可以改善红外图像非均匀性校正效果，用在FPGA上实现非均匀性校正可以实现红外图像的实时处理，便于集成和移植。
关键词：非制冷红外图像盲元；非均匀校正方法；FPGA；IRFPA中图分类号：TN91934 文献标识码：A 文章编号：1004373X（2012）22006203红外热成像技术是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，能直接观察到温度的世界。
随着红外技术的不断发展，红外热成像系统已从单元探测器光机扫描成像方式发展到焦平面凝视成像方式。
由于制作器件的半导体材料的不一致性、掩膜误差、缺陷、工艺等原因，红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array，IRFPA）器件各探测单元响应特性之间普遍存在着非均匀性及盲元［1］，在图像上表现为空间噪声或固定图案噪声、暗点或亮点。
红外焦平面阵列（IRFPA）的非均匀性是影响红外系统成像质量的关键性因素，严重影响了红外传感器的成像质量，因而工程中使用的IRFPA器件都要采用相应的非均匀性校正技术。
基于定标的非均匀校正技术是在特定温度的黑体均匀辐射下，对红外焦平面进行定标，通常需要事先获得校正所需要的定标系数，然后在校正实现过程中读取这些数据做相应的处理，精度高，算法相对简单，便于硬件实现。
1红外图像非均匀性校正原理1.1盲元检测与替换盲元，或称失效元，是指焦平面器件中响应过高和过低的探测器单元［2］，盲元的数量及其分布对器件性能的影响很大，因此对焦平面器件中的盲元进行检测和补偿对提高红外系统的性能具有重要的意义。
非制冷红外无挡片非均匀性校正方法
非制冷红外无挡片非均匀性校正方法
黄源飞;黄华
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】受成像原理及加工工艺的限制,非制冷红外探测器存在严重的非均匀性,为了提升红外成像质量,必须对图像进行非均匀性校正。
依据成因和分布特点,该文将红外非均匀性分为低频非均匀性、散粒非均匀性和条纹非均匀性3类,并从探测器的光学系统、热敏材料、放大电路等方面探究了非制冷红外成像非均匀性的形成机理。
之后,该文系统性地总结目前无挡片非均匀性校正方法,根据方法的工作原理,将其归纳为基于统计的、基于滤波的、基于优化的和基于学习的非均匀性校正方法4类,并根据每类方法在处理不同非均匀性时的特异性进行梳理和总结。
最后,本文对现阶段非制冷红外无挡片非均匀性校正方法存在的问题进行了回顾和总结,并对面向实际应用的非均匀性校正方法发展趋势进行了展望。
【总页数】19页(P2198-2216)
【作者】黄源飞;黄华
【作者单位】北京师范大学人工智能学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN21;TN911.73
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2019年红外非均匀性校正的算法研究.doc
这类算法克服了标定法的不足，能够随着IRFPA非均匀性的变化自适应地对图像进行校正，其校正参数的提取不需要对系统进行干预，系统正常使用过程中自动对当前探测器输出的非均匀性进行参数的统计、计算和提取。但其技术还不成熟，好的算法实现起来繁琐，硬件要求资源多、速度快，能实现的算法需要经过近似、简化，校正效果也不尽相同但往往具有较大的计算量和存储量,因此很难实时处理；收敛速度慢，收敛时间长，算法的实时性较差。
红外成像过程可以描述为目标和背景的红外辐射通过大气和光学系统传输后到达红外焦平面阵列（infrared focal plane arrays,IRFPA），红外探测器把辐射信号转换为电信号，然后经过读出电路输出显示的过程。因此，IRFPA响应输出是目标辐射特性、大气传输特性、光学系统特性、器件响应特性等诸多因素共同作用的结果。依此，我们可以把影响红外成像质量的因素分为四种：响应的非均匀性，响应的漂移特性，盲元，目标辐射的对比度。对于目标辐射的对比度，由观测对象决定，但可以通过图像增强的方法进行改善。本文主要讨论前三种。
盲元是指响应过高或过低的探测单元，在图像中表现为过亮点和过暗点。如果某个探测器的非均匀性无法通过校正消除的话，就认为它是盲元。盲元数量和分布直接影响探测器的成像质量，若盲元多而集中，图像就会出现无响应区域，称为盲区，严重限制了红外成像器件的应用。因此，只有开发有效的盲元检测算法对其进行补偿，才能更好发挥探测器的性能。
时域高通滤波法的缺点：只进行了偏移的校正，需要极好的增益均匀性，或是先进行增益的定标校正；时域高通滤波法要求视场中的景物做随机运动，否则图像会退化，这在有些应用场合是一个非常苛刻的条件；这种方法的难点之一是设置的帧数N的确定。较小的N值会较快达到稳定，但是对景物的随机性要求也更强。反之，较大的N值会使系统需要较长时间才能稳定，但景物的短时非随机的影响也小一些。过大的N值有可能使系统的稳定时间超过探测器的漂移速度，从而无法彻底补偿系统的漂移。时域高通滤波法可能会减弱信号。对于静止场景而言，基于时域高通的算法可能会将场景与固定噪声一起通过低通滤波器去除，产生图像的消隐现象。另外，因为低通滤波器是通过时域上的加权累加进行更新，新加入的帧的权重低于以往的累加，因此这样可以避免异常的噪声对滤波器性能的影响。但是，当存在长时间静止的亮目标突然产生运动，新加入的场景亮度较原有亮度差距较大时，由于系数更新缓慢，就会在局部出现鬼影现象，鬼影现象是自适应更新系数的校正算法中共有的问题。
基于补偿算法的红外探测器非均匀性校正
基于补偿算法的红外探测器非均匀性校正张秋旋;王玮冰;李佳【摘要】Due to the limitations of the process conditions, the non-uniformity of each pixel in an infrared focal plane detector significantly affects the quality of the infrared image. The problem of imaging effect, caused by the non-uniformity of the infrared focal plane, has become a bottleneck in the application of infrared imaging technology. Using FPGA as the hardware platform for data processing, the blind algorithm and real-time compensation processing of infrared images are realized by using a domain-averaging algorithm in combination with weighted filtering algorithm and temperature compensation algorithm. The experimental results show that this algorithm can deal with the large amount of data generated during the image compensation process in real time and improve the quality of the infrared image significantly. All the data processing is completed by the FPGA, which results in a minimum system with reduced cost.%由于工艺条件的限制,红外焦平面探测器各像元的非均匀性严重影响了红外图像质量,由红外焦平面非均匀性所导致的成像效果变差的问题已成为制约红外成像技术应用的瓶颈.基于FPGA为数据处理核心的硬件平台,采用领域平均算法结合加权滤波算法以及温度补偿算法依次实现了对红外图像的盲元校正与实时补偿处理.实验结果表明此算法能够实时处理图像补偿过程中产生的大量数据,显著地提高了红外图像质量,并且仅用FPGA完成所有数据处理,构成了精简的最小系统,有效地降低了成本.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2017(039)007【总页数】5页(P621-625)【关键词】红外焦平面;非均匀性校正;补偿算法;FPGA【作者】张秋旋;王玮冰;李佳【作者单位】中国科学院微电子研究所,北京 100020;中国科学院微电子研究所,北京 100020;昆山光微电子有限公司,江苏苏州 215300;中国科学院微电子研究所,北京 100020【正文语种】中文【中图分类】TN215理想情况下，在红外焦平面阵列各像素点受到相同辐照下，各像素的输出电压值应相同。
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非制冷红外探测器片上偏压逐点非均匀性校正方法张宁;柴孟阳;赵航斌;孙德新【摘要】针对非制冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal PlaneArray,UIRFPA)成像系统中普遍存在的非均匀性较差的问题,本文提出了一种基于探测器工作偏压对其输出影响来进行片上非均匀性校正(Non-uniformity Correction,NUC)的方法——探测器片上偏压逐点NUC技术.该方法是在探测器每一个像元关键偏压VEB和VFID上使用DAC供电,通过在积分前对每个像元的偏压进行单独的调整来校正其信号输出值.在不影响探测器帧频的情况下,实现了非均匀性从1.9%降低到0.4%,有效改善了探测器原始信号的非均匀性,且具有很好的实时性.%Aiming at solving the problem of poor uniformity in uncooled infrared focal plane array imaging systems, a method for on-chip nonuniformity correction (NUC), which is a correction based on the effect of detector bias on its output, is proposed, i.e., a detector on-chip point-by-point NUC method. In this method, the key biasesVEB andVFID of each pixel at the detector are powered by digital-to-analog convertors. The output signal is corrected by adjusting the bias of each pixel individually, before integration. As a result, the nonuniformity is reduced from 1.9% to 0.4% without affecting the frame rate. This method effectively improves the nonuniformity of the original signal of the detector and has good real-time performance.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2017(039)008【总页数】6页(P682-687)【关键词】非制冷红外探测器;关键偏压;片上;非均匀性校正【作者】张宁;柴孟阳;赵航斌;孙德新【作者单位】中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院上海技术物理研究所启东光电遥感中心,江苏启东 226200【正文语种】中文【中图分类】TN215微测辐射热计（Microbolometer）是一种基于热敏电阻的红外探测器，其基本原理为光敏元的热敏材料通过吸收红外辐射引起自身阻值改变并转化为电信号输出。
基于此技术的非制冷红外焦平面阵列（Uncooled Infrared Focal Plane Array，UIRFPA）探测系统具有价格低廉、体积小、功耗低、轻便灵活、可靠性高等[1]优点，发展十分迅猛。
面阵非均匀性所引起的噪声是限制非制冷红外探测器发展水平的主要因素之一。
目前非均匀性校正的软件处理的方法主要有两点法、多点法及人工神经网络法[2]等；硬件上有通过在信号调理电路中增加可编程增益调制模块[3]等。
这些方法本质上都是在对探测器输出信号进行后处理，对探测器的原始输出信号并无改善，并且两点法等软件处理方法一般实时性较差。
近年来，从探测器的特性出发，利用相关偏压对其原始信号进行实时非均匀性校正的新方法越来越受到重视[4]，但是目前此方法的实现文献中还鲜有报道。
本文从非制冷红外探测器本身特性出发，研究了一种新型的非均匀性校正方法，其原理为基于其成像相关的关键偏压与信号响应之间的关系特征，通过在探测器像元积分前，使用DAC对探测器每个像元的敏感偏压进行单独的调整来实现非均匀性校正的目的。
此外，采用某国产非制冷长波红外探测器（Uncooled Long-wave Infrared Detector, ULWIR）芯片研制红外成像系统并验证此方法的有效性。
有别于常用的后处理校正方法，本文提出的方法是基于探测器内部结构原理，从根本上改善其输出信号本身的非均匀性，并可与后续的信号处理的方法相互完善，对非制冷红外探测器尤其是国产非制冷红外成像系统的发展具有重要意义。
微测辐射热计型UIRFPA产生非均匀性的原因有多种，主要包括在制作过程中由于半导体材料不均匀、误差或者工艺[5]等原因导致各像元阻值差异以及其读出电路本身的差异等，而衬底温度变化导致的TCR（热敏电阻温度系数）非线性、像元支撑结构热导、发射率等[6]变化也会恶化其非均匀性。
此外，非制冷红外探测器采用Rolling Shutter模式读出，如图1所示，其使用列放大器，探测器输出时，每一列像元共用同一个列积分放大器及参比偏置，共用部分的细微差异都很可能会在图像上体现为列噪声。
图1为基于微测辐射热计技术的UIRFPA的读出电路结构图。
其输出采用非制冷红外探测器中广泛使用的CTIA[7]结构，RActive为像元敏感元电阻，此电阻接收红外辐射并且阻值发生改变，Rb为参比偏置电阻，Cint为积分电容，Iint为积分电流。
由像元结构可知其积分电流为：积分完成后的采样电压为：式(2)可近似为：其中：式中：Vcons为CTIA反向放大器正输入端电压；Ip(t)为像元的电流，Ib为Rb的电流；VFID、VEB为MOS管控制栅电压；VTH_PMOS、VGS_NMOS为MOS 管阈值电压；VSK为Rb偏置电压；tint为积分时间；R0为敏感单元在T0温度下的阻值；a为热敏系数TCR；DT为像元与T0的温差。
由上式可以得出，偏压VEB、VFID对探测器输出有极大影响，每个像元的输出响应与偏压关系为：由上式可知，探测器输出与偏压VFID和VEB成正比关系，当VFID或VEB增大时，探测器输出增大；当其减小时，探测器输出降低。
如图1所示，基于偏压的逐点校正方法通过在每个像元的VEB及VFID偏压上集成DAC[8]控制，通过在探测器积分前，逐个调整每个像元的偏压值来调整其输出响应，实现片上非均匀性校正。
图2为进行非均匀性校正前后的非制冷红外探测器理想输出信号示意图，每一个电平都表示一个信号，偏压逐点校正目标就是将每一个像元的信号值都尽量向均值移动，高的调低偏压，低的调高偏压。
其计算公式为如下：若V(i,j)为有效像元，则：若V(i, j)为盲元，则DAC指令均为0，即不调整。
式中：M、N探测器像元行列数；K为盲元数；Vovag为面阵响应均值；V(i, j)为有效像元；Ins为相应DAC指令改变数；KVEB(i, j)和KVFID(i, j)为偏压控制DAC 单位指令影响的每个像元输出改变步长值；round为取最近的整数。
实际上硬件实现时，其校正精度主要取决于DAC量化精度。
如图3所示为基于国产某型长波非制冷红外探测器设计红外成像系统原理框图。
本系统以Altera cyclone iii FPGA为核心，主要由信号调理电路、ADC（AD9220，12bit量化，输入0～5V）、外部flash EPCS16芯片及网口PHY物理层芯片88E1111组成。
工作时由FPGA为探测器提供驱动及配置，使用网口实现硬件电路与上位机软件间的通讯及图像数据传输。
提前在外部FLASH芯片中存储一帧的校正数据，并且在系统上电后在FPGA内部生成模拟单口ROM存储这些校正数据，然后将每一个像元的校正数据读出并且写入探测器内部集成的DAC。
由于数据量过大，需要先使用Matlab软件生成硬件语言Verilog HDL可识别的校正数据存储文件，即.mif文件。
该型UIRFPA内部为每一个像元的VFID和VEB偏压提供5位量化精度的DAC （外部管脚供电VEB为3V，VFID为5V），即每个像元的NUC配置数据由5位的VEB数据和5位的VFID数据构成，一共10位有效数据。
表1为NUC配置数据说明，由于其最高位F为方向位，因此每个偏压一共有31档可调。
表1为NUC配置数据说明。
如图4为探测器驱动逻辑时序简图。
VEB和VFID十位数据通过SDA2、SDA1、SDA0三根串行数据线在每行像元积分前的一个行周期里输入，每根线输入4位。
此外，SDA0线兼作为帧开始探测器配置数据线。
在合适的位置，给ROM提供读使能控制信号和地址，读出对应像元的NUC配置数据，并且通过这3根串行配置线写入探测器内部的DAC。
其中，探测器主时钟频率MC为8MHZ，NUC配置时钟由于是串行，需要在一个MC周期内写入4位数据，其时钟频率SCLK为32M，帧频为50Hz，分辨率384×288，响应波长8～14 mm。
本实验基于自行设计的非制冷长波红外成像系统实现基于偏压的逐点片上非均匀性校正功能。
如图5所示为相机实物图及测试环境。
其中测试条件为：积分电容：12.8pF；积分时间：16ms；黑体定标温度：300K（精度0.01K）；TEC探测器制冷温度为10℃。
此时探测器面阵平均响应DN值为2378，图6和图7为调整VEB偏压指令值与平均响应之间的关系曲线及各个像元响应随指令变化的平均斜率统计直方图，图8和图9为调整VFID偏压指令值与平均响应之间的关系曲线和各个像元响应随指令变化的平均斜率统计直方图。
由于F位为方向位，F＝0时计后4位为正，F＝1时计后4位为负，指令从－15～15，偏压依次等幅度减小，探测器输出亦等幅度降低，并且成正比。
其中VEB平均斜率（偏压降低方向）为＝－29.2DN/单位指令，VFID平均斜率（偏压降低方向）为＝－84.0DN/单位指令。
图10为其中一行图像信号非均匀性校正前后的输出波形图，可以看到，校正前（图10(a)）图像中间部分有一个明显向下的弯曲弧度，校正后（图(b)）图像基本为一平直波形，弯曲弧度基本消失。