非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现
基于FPGA的红外图像非均匀性校正方法的研究的开题报告
基于FPGA的红外图像非均匀性校正方法的研究的开题报告1. 研究背景：红外成像技术广泛应用于安防、军事、医学、工程等领域，成像质量的好坏对于图像处理和模式识别等应用有着重要的影响。
然而，红外成像存在着非均匀性问题，即不同位置的像素具有不同的灰度响应特征，导致图像质量较差。
为了解决这一问题，本课题将研究基于FPGA的红外图像非均匀性校正方法。
2. 研究意义：红外成像作为一种非常重要的成像技术，在军事、安防方面具有重要的应用价值。
而红外图像的非均匀性问题则是影响图像质量的关键因素之一。
通过基于FPGA的非均匀性校正方法，可以有效地提高红外图像的质量，在后续处理中起到更好的作用。
3. 研究内容：本课题拟研究基于FPGA的红外图像非均匀性校正方法，具体研究内容包括以下几个方面：（1）红外图像非均匀性特性的分析与建模：通过对红外图像的影响因素进行分析，并建立起红外图像非均匀性特性的数学模型，作为后续研究的基础。
（2）基于FPGA的非均匀性校正算法：针对建立好的模型，我们将研究并设计FPGA的非均匀性校正算法，对红外图像进行有效的校正处理。
（3）系统实现与评估：本课题将建立基于FPGA的非均匀性校正系统原型，并通过与现有方法的比较，对系统的性能进行实验评估。
4. 研究方法：本课题主要采用以下方法进行研究：（1）测量和采集红外图像数据，对数据进行处理和分析。
（2）基于FPGA实现非均匀性校正算法，针对实际红外图像进行验证。
（3）对系统进行性能评估和对比分析。
5. 预期目标：本课题研究的预期目标包括：（1）建立基于FPGA的红外图像非均匀性校正算法。
（2）实现系统原型，并对算法进行优化。
（3）对系统进行性能评估，取得较好的校正效果。
（4）实现论文的撰写和发表。
6. 研究难点：本课题研究中的主要难点体现在以下两个方面：（1）非均匀性建模：红外图像非均匀性问题较为复杂，需要对其进行充分的分析和建模，才能建立起有效的校正算法。
红外图像实时非均匀性校正技术研究及硬件实现的开题报告
红外图像实时非均匀性校正技术研究及硬件实现的开题报告以前，红外图像非均匀性（NU）是因为在使用红外测量仪器（如热成像仪）时，红外探测器中的感应材料并没有被制作得非常均匀。
因此，NU 矫正技术已经成为热成像仪研究中的重要焦点。
虽然这个问题已经被传统技术很好地解决了，但实时NU矫正仍然是一个挑战。
本论文的目的是研究和实现基于 FPGA 的实时 NU 矫正技术。
通过将 NU 地图从红外探测器中提取出来，并实现一个硬件平台以运行NU的算法，来达到实时NU矫正的目的。
硬件部分由热成像器，FPGA，SDRAM和液晶屏组成。
本论文将重点介绍基于 FPGA 的实时 NU 矫正算法和结构实现，并详细分析其算法和硬件运行机制。
首先，我们将介绍NU的算法，包括NU校正、NU地图提取和NU 地图更新等内容，并详细描述它们的实现步骤。
然后，我们将介绍基于 VHDL 的硬件设计流程，包括模块的设计、测试以及模块之间的连接，以实现NU校正的算法。
为了实现实时 NU 矫正，我们使用了SDRAM和FIFO缓冲区将大量的数据存储在FPGA 中，并用DMA 控制器实现数据的传输。
其中，在算法实现过程中，采用了一种比较速度更快的方法，即硬件实现的NU更新方法，以达到实时NU矫正的目的。
最后，我们将对硬件和算法的设计进行测试，并将测试数据与现有的软件矫正方法进行比较和分析。
测试结果表明，实时 NU 矫正算法能够在 FPGA 中良好地工作，并且具有比现有方法更高的实时性。
因此，这篇论文的主要研究内容是在硬件平台上实现基于 FPGA 的实时 NU 矫正技术。
该技术不仅提高了热成像仪的成像质量，还为热成像技术在医学、工业和安全等领域的应用提供了更广泛的应用前景。
基于FPGA&FLASH实现非制冷IRFPA实时两点校正的研究
引 言
随着 科学技 术 的发展 ，信 息 的获取 占据着越 来越
重要 的地 位 ，红 外探测 技术作 为获取 信 息的一种 重要 手段 ，具有其 他波段 的探 测技术 不可 替代 的优 势 ，无 论是在 军事还 是 民用领 域 ，都有 着广泛 的应 用 ，受到 了 国内外 的高度 重视 。第三 代红 外探测器 向非 制冷 、
Ｗ Ｕ —ａ Ｈｅ ｒ ｎ，ＺＨＡＮＧ ｎ Ｎｉ ｇ， ＺＨＯＵ ｎ， ＸＩ Ｙｕ ＮＧ ｎ ｍｉ Ｙａ － ｎ， ＪＡＮＧ － ｏ ｇ Ｉ Ｙａ ｄ ｎ
（ｔｔＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ Ｅｅｔ ｎｃＴ ｉ Ｆｌｓ ｎ ｔ ｒｔ ｖｃｓＳ ｈ ｏ Ｏ ｔｅ ｃｒｎ ｆｒ ａｉｎ Ｓａｅ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｌ ｒ ｉ ｈｎ ｉ ｄ ｎｅ ａ ｄＤｅｉｅ， ｃｏ ｌｆ ｐｏ ｌ ｔ ｉ ｉ ｏｍ ｔ ， ｆ ｃｏ ｍ ａ Ｉ ｇ ｅ ｏ ｅ ｏ ｃｎ ｏ
Ｕ ｉｅｓｙｏ ｌｃ ｏ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙｏ Ｃ ｉａ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ５ ， ｈｎ ） ｎｖｒｉ ｅｔ ｎｃ ｃｅ ｅ ｄＴ ｃｎ ｌ ｈｎ， ｈｎ ｄ １０ ４ Ｃ ｉ ｔ ｆＥ ｒ ｎ ａ ｇｆ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉ ｔ ｃ ｎｔ ｅ ｅ ｅｏ ｓｒ ｃ ： ｔ ｈｅ ｏ ｉ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｏ ｅ ｈ ｌ ｇ ，ｔ ｅ ｎ ｏ ｅ ｎ ｒ ｒ ｄ ｏ ａ ａ ｅ ｒａ ｈ ｓ ｈ ｎｕ ｎｔ ｆ ｔｃ ｎｏ ｏ ｙ ｈ ｕ ｃ ｏｌｄ ｉ ｆａ ｅ ｆ ｃ ｌ ｐｌｎ ａ ｒ ｙ ａ ｂｅ ｏ ｄ ｏｎ ｆ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｗｈ ｃ ｒ ｍｏ ｅ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｏｆｄ ｆ ｎ ｅ ｃ ｍｅ ｅ ｏ ｈ ｅ ｅ ｈ ｌ ｇ ｉ ｈ ｐ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｏ ｅ ｅ ｓ ．Ｂｕｔｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｉ ｔｏ ｅ ａ ｓ ｆ ｔ ｅ ｌｍｉ ｆ ｍａ ｅｉ ｌａ ａ ｕｆ ｃｕ ｅｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｔ ｅ ｄ ｆｅｅ ｔｂ ｔ ｅ ｘｅ ｎ ｔ ｏ ｈ ｎ ｎ ｎ ｎｉｏ ｍｉ ｉ ｈ ｃ ｕ ｅ ｔ ｒａ ｎｄｍ ｎ ａ ｔ ｒ ｅ ｈ ｌ ｇ ， ｈ ｉ ｒ ｎ ｅｗｅ ｎ ｐｉ ｌｕ ｉ ｕｇ ｔｉ ｏ ｕ ｆ ｒ ｔ ｗｈ ｃ ａ ｓ ｎ ｂｒ ｙ ｔ ｅ ｄ ｔｒｏ ａ ｅ ｏ ｍａ ｅ ｑ ｌｔ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｎ ｎｉｏ ｍｉ ｓ ｏ ｒ ｃ ｅ ｅ ｏ ｅ ｕｓ ｄ ｈ ｅ ｅ ｉ ｒ ｔ ｆ ｉ ｇ ｕａｉｙ ｎ ｈ ｏ ｕ ｆ ｒ ｔ ｍｕ ｔｂｅ ｃ ｒｅ ｔｄ ｂ ｆ ｒ ｅ ．Ａ ｏ ｕ ｆ ｒ ｔ ｙ ｎ ｎ ｎｉｏ ｍｉ ｙ ｃ ｒｅ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ＆ＦＬＡＳ ｈ ｓｂｅ ｎ ｐ ｏ ｏｓ ｄ ｉ ｈ ｓ ａｔｃ ｅｔ ｏ ｖ ｈ ｒ ｂ ｅ Ｈ ａ ｅ ｒ ｐ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒｉｌ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍ．Ｔｈ ｅ ｔ ｓ ｅ ｕｌｓｐ ｏ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｅ ｅ ｉ ｎｔｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｃ ｈ ｈ ｏ ｙ ｃ ｃｕｓｏｎ ｎ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｅ ｔｒ ｓ ｔ ｒ ｖ ｄ ｔ ａ ｈ ｘｐ ｒｍｅ ｓａ ｔ ｌｙ ｒ ａ ｈ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏｎ ｌ ｉ ，ａ ｄ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ ｅ ｌｔｍｅ ｕ
基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正
此， 为充分 利 用 探 测 器 的 性 能 ， 高 系 统 的作 用 距 提
激 光 与 红 外
Ｎ ． ２ １ ｏ６ ０１
吕 雷等
基 于 Ｆ Ｇ 的 红 外 图 像 实 时 非 均 匀性 校 正 ＰＡ
６３ ４
ｔ ｄ ｅ ｈａ ｅ ｅ ｔｆｒ ｉ ｆａ ｅ ｍ ａ ｅ ｂ ｓｎ ｉ ａｎ ｎ ｎｃ ｍ ｎ ｏ ｎｒ ｒ ｄ ｉ ｇ ｙ ｕ ｉｇ ＦＰＧＡ ｏｎ
为探 测器是 对均 匀 背景 成 像 ， 测 器 的 响应 也 应 该 探 是均匀 的 ， 此 可 以对 偏 移 因 子进 行 修 正 。修 正 方 据
ｐ ｒ ｔｅ ｔ ｏ ｐ ｉ ｔ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｕ ｉ ｒ ｔ ｏｒ ｃ ｉｎ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｆ ＧＡ ｈ ｒ ｗ ｒ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ． ｅ ， ｗ ｏ ｎ ｓ ｔ ｏ ｆｎ ｎ ｎｆ ｍｉ ｃ ｒ ｔ ｓ ｈ Ｐ ａ ｄ ａ ｅ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｈ ｏ ｙ ｅ ｏ ｎ
刊 ） １２ ：０ ７—１ ３ ． ００
偏 移 系数修正 时采 集 图像 帧数 的确定 需要 综合 考虑
修 正时 间和修 正精度 的影 响 ， 集较 多帧进 行平 均 ， 采 可 以更好 的抑 制噪声 ， 但需 要更 长 的时间 ， 一般情 况 下采 集 ｌ ６帧 图像 就可 以达 到较好 的修 正精度 ， 正 修
非均 匀性 （ Ｕ） Ｎ 指的是 Ｆ Ａ在外 界 均匀 光 强 照 Ｐ
非 均匀性 校 正的方 法 ， 中有 的 已经应用 ， 的正在 其 有 理论 探 索和实 验 室 研究 阶段 。 总体 分 为 两大 类 ： 基 于定 标 的校 正 算 法 （ 如 两 点 校 正算 法 、 点 校 正 例 多 算法 、 多项 式 拟 合 算 法 等 ） 基 于 场景 的 校 正算 法 和 （ 如时域 高通 滤波算 法 、 经 网络 算 法 等 ） 目前 例 神 。 最成熟 的 ， 也是 应用 的最 多的还 是两 点校正算 法 ， 它 算法 简单 ， 计算 量小 ， 于 硬件实 现实 时校正 。 便
基于FPGA的小型星载非制冷红外成像系统设计与实现
采用内编队卫星方式测量大地重力场，需要在内卫星所受非保守力引起的扰动加速度小于1×10-11m2/s的情况下测量内外卫星的相对位置[1]，利用非接触可见光测量带来的光压扰动在4×10-10m2/s左右，已超出了非保守力的干扰要求范围。
通过分析得出，利用内卫星表面和外卫星腔体内表面的红外发射率不同，采用三台固定于外卫星腔体内表面的红外相机对内卫星进行拍摄，可解算出内外卫星的相对位置。
由于内编队卫星的特殊性，要求该星载红外相机的体积、质量、功耗都很小。
通过调研发现，现有的商业红外相机很难达到上述要求，且无法满足航天要求。
而制冷型相机需要冷却装置将探测器冷却到相当低的温度，这增加了整个系统的功耗和复杂度。
因此，研制一种小型星载非制冷红外相机是实现内编队卫星有效载荷需要首先解决的问题。
基于上述需求，本文通过分析内编队重力场卫星的红外成像环境，选用了合适的长红外焦平面阵列探测器，对非制冷红外相机进行了系统设计，并利用FPGA实现了对焦平面阵列探测器芯片正常工作所需各种信号的控制和图像预处理算法以及整个系统的综合管理。
1非制冷红外成像系统总体设计本文设计的非制冷红外成像系统主要由光学镜头、非制冷红外焦平面阵列、控制电路、图像处理和输出电路组成，系统构成框图如图1所示。
红外目标光线经过红外光学镜头聚焦在CCD探测器上，模拟电路部分提供CCD工作的基准电压，CCD探测器在数字电路部分提供的扫描时序驱动下以模拟电压的方式逐行输出每一像素点的灰度值。
该模拟电压信号经过高精度A/D基于FPGA的小型星载非制冷红外成像系统设计与实现肖龙龙，刘昆，韩大鹏(国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)摘要：根据内编队重力场卫星红外成像工作环境的温度要求，选取了非制冷长波红外焦平面阵列探测器———UL03162，并在此基础上进行了系统的软硬件设计。
硬件电路采用了模拟电路和数字电路分离设计方案，以减小电路噪声对红外图像的影响。
利用FPGA实现红外焦平面器件的非均匀性校正
利用 !"#$ 实现红外焦平面器件的非均匀性校正
陈宝国， 郑志伟， 黄士科 （中国空空导弹研究院，洛阳 沈振康 （国防科技大学 +,- 实验室，长沙 ’!""#)） ’#!""*）
摘要： 与红外单元器件系统相比， 焦平面面阵探测器的一个最大的缺点是其固有的非均匀性， 尽管现在面阵探测器的非均匀性有了很大改进， 但是非均匀性仍然限制凝视红外系统的探测性能。 实用化、 实时的非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术， 尽管现在已经有很多种基于 场景的非均匀性校正方法， 但是两点校正算法仍然是基础的校正方法， 有不可替代的价值。两点校 正算法的流程简单固定， 非常适合用 ./0+ 实现。文章介绍了利用 ./0+ 硬件实现焦平面探测器非 均匀性的两点校正算法， 实验达到了预期效果， 同时也显示了该算法的一些不足之处。 红外焦平面探测器； 非均匀性校正； ./0+ 中图分类号： 文献标识码： ,1%!( + 关 键 词：
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" 非均匀性校正的基本方法
003-红外图像多点非均匀校正方法与实时实现
第20卷 第6期电子测量与仪器学报V ol 120 N o 16JOURNAL O F EL ECTRON I C 2006年12月M EASUR E M EN T AND I N STRUM EN T・1 ・本项目为国家自然科学基金重点资助项目(编号:50637020)。
本文于2005年2月收到。
毛玉星:讲师;孙才新:教授,博导,中国工程院院士。
红外图像多点非均匀校正方法与实时实现毛玉星 孙才新(重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆大学电气工程学院,重庆400044)摘 要:非制冷焦平面阵列(UFP A )在成像过程中必须进行非均匀校正。
传统的两点校正方法计算简单,容易实现,但有明显缺陷。
实验表明,基于曲线的多点校正方法更能反映红外探测器的热响应性能,对环境温度的适应能力也得到增强,但计算复杂度增加。
本文分析了两点校正方法在适应大范围环境和目标温度变化方面的缺陷,采用了基于FPG A 的流水线设计技术,实时实现了基于二次曲线的红外图像的非均匀校正,并提出了环境温度变化的修正方案,在保证实时成像基础上,使图像质量得到明显改善。
关键词:红外图像,非均匀校正,流水线中图分类号:T N216 文献标识码:ANon Un i for m ity Correcti on of I nfrared I mage Ba sed on M ulti 2po i n tsand I m plem en t a ti on i n Rea l T i m eMao Yuxing Sun Caixin(The Key Laborat ory of H igh Voltage Engineering &Electrical Ne w Technol ogy,M inistry of Educati on,Electrical Engineering College of Chongqing University,Chongqing 400044,China )Abstract:I n order t o extract coherent inf or mati on fr om uncooled infrared f ocal p lane array (UFP A ),it is es 2sential t o perf or m Non Unifor m ity Correcti on (NUC ).The traditi onal method of 2D correcti on (NUC -2D )is cal 2culated si m p ly,easy t o realize,but there are obvi ous defects .Experi m ent indicated that correcti on method with curve based on multi 2points can reflect the res ponse perfor mance of infrared detect or better,the adap tive ability t o backgr ound te mperature is strengthened t oo .The disadvantage is that the computati on comp lexity increased .I n this research the defects of 2D correcti on have been analyzed when envir on ment and object te mperature changed widely .The technique of asse mbly line based on FPG A is adop ted t o i m p le ment NUC of the infrared i m age based on conic secti on in real ti m e .The revisi on sche me is put f or ward t o adap t the changing of envir onment te mperature .On the basis of p r ocessing in real ti m e,it makes the quality of the i m age i m p r oved obvi ously .Keywords:infrared p icture,non unifor m ity correcti on,asse mbly line . 随着非制冷焦平面阵列(UFP A )红外探测器技术的日益成熟,热成像技术越来越广泛应用于公安、消防、军事、医学、工业监控等领域。
红外图像两点非均匀性校正算法工程实现
红外图像两点非均匀性校正算法工程实现作者：何火胜来源：《科技与创新》2014年第12期摘要：红外焦平面探测器（IRFPA）是常用的兼具辐射敏感和信号处理功能的先进红外成像系统探测器件，但是，由于其像元红外响应度不一致，存在非均匀性，大大降低了成像质量，所以，在实际工程应用中，需采用响应的非均匀性校正技术。
介绍了IRFPA非均匀性的产生机理和两点非均匀性校正算法原理，红外探测成像系统采用640×480焦平面探测器，选择FPGA硬件平台进行两点非均匀性校正工程实现，明显改善了图像效果。
关键词：红外焦平面；两点法；非均匀性校正；工程实现中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0004-02红外焦平面探测器是常用的兼具辐射敏感和信号处理功能的先进红外成像系统探测器件。
由于受制造探测器半导体的质量和工艺水平的影响，使得器件内各探测单元即使在相同的辐射能量照射下也会输出不同的响应电压，并且探测器各像元的响应特性随着工作环境温度的变化而变化，导致红外图像质量下降，影响实际使用。
为了使图像能有好的成像效果，在工程使用中，要对红外图像的非均匀性进行校正。
目前，国内外红外图像非均匀校正出现多种算法，归纳起来大致分为两大类，即基于场景的算法和基于定标的算法。
基于场景的算法在克服IRFPA 响应偏移误差方面存在优势，是目前研究的主要方向，但在实际工程中应用的不多。
由于基于定标的算法简单、精度高，所以被广泛应用。
文中对基于定标的二点非均匀性算法进行了研究，并对其进行工程实现，取得了良好的图像效果。
1 红外成像系统的非均匀性一幅红外图像的形成要经过物体热辐射、大气传输、光学系统、探测器的转换和信号传输等过程。
红外焦平面阵列非均匀性的产生是所有过程共同作用的结果，主要有红外探测器、读出电路、半导体特性、放大电路和外部环境等。
探测器自身的非均匀性在整个系统的非均匀性中占很大的比例，它的产生受到制造探测器的半导体质量和加工工艺过程的影响。
基于FPGA的红外图像非均匀性校正及其增强
·３４·渭南师范学院学报第２３卷等优点．两点校正硬件核心电路采用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＦＰＧＡ低端ＣｙｃｌｏｎｅＩＩ系列芯片．它提供４６０８到６８４１６个逻辑单元（ＬＥ），包括了嵌入式１８×１８位乘法器、专用外部存储器接口电路、４ＫＢ嵌入式存储器块、锁相环（ＰＬＬ）和高速差分Ｉ／Ｏ等功能．同时系统外挂三片ＳＲＡＭ，其中两片用于存放两点校正法的增益和偏移因子，另外一片用于校正后的图像增强算法．所用红外探测器焦平面阵列大小为３２０×２４０像元，每个像元都有一组两个校正因子，因此一共需要３２０×２４０×２个单元来存放数据，为了加快整个系统的运行速度，分别用两片５１２ｋｂＳＲＡＭ来存放校正增益和偏移因子．将标定过程中算出来的校正增益因子和校正偏移因子通过上位机加载到ＳＲＡＭ中并按像元号数的递增依次存放，当校正程序运行时顺序读出增益和偏移因子．红外焦平面阵列探测器非均匀性两点校正算法的硬件框图如图２所示：３实验结果焦平面非均匀校正程序主要包括１４×１４ｂｉｔ乘法器和１０ｂｉｔ加法器，用Ａｈｅｒａ公司的ＱｕａｒｔｕｓⅡ软件进行开发，然后用专业的硬件仿真软件Ｍｏｄｅｌｓｉｍ６．０进行仿真，其中乘法器的仿真波形如图３所示，图４ａ和图４ｂ分别为经校正前后的图像，结果表明，利用两点法实现了对红外图像进行校正，校正效果明显．４结论图４ａ非均匀红外图像图３１４×１４ｂｉｔ乘法器仿真波形图图４ｂ非均匀校正后的图像对于电路结构日益复杂的片上系统的高层次设计，使用ＶｅｒｉｌｏｇＤＨＬ语言进行行为级建模在很大程度上缩短了电路的设计时间，加快了设计进程，同时应用可编程片上系统的开发软件可以方便的实现系统的仿真．本文基于ＦＰＧＡ的红外非均匀图像两点校正系统实现了系统级的仿真，可以方便实时的完成红外图像的非均匀性校正．参考文献：［１］胡贵红．红外成像系统非均匀性校正方法研究［Ｄ］．南京：南京理工大学，２００３．［２］姜勇．基于ＦＰＧＡ的实时图像处理系统的研究［Ｄ］．长春：长春工业大学，２００２．基于FPGA的红外图像非均匀性校正及其增强作者：王媛， 曹敏， 袁卫， WANG Yuan， CAO Min， YUAN Wei作者单位：王媛,WANG Yuan(武警西安指挥学院,西安,710038)， 曹敏,CAO Min(西安电子科技大学,西安,710071)， 袁卫,YUAN Wei(西安电子科技大学,西安,710071;渭南师范学院,陕西,渭南,714000)刊名：渭南师范学院学报英文刊名：JOURNAL OF WEINAN TEACHERS COLLEGE年，卷(期)：2008,23(5)1.胡贵红红外成像系统非均匀性校正方法研究[学位论文] 20032.A.Bouridane;D.Crookes;P.Donachy A high level FPGA-based abstract machine for image processing[外文期刊] 1999(45)3.R.Murphy;M.Kohin;B.Backer Recent Developments in Uncooled IR Technology[外文期刊] 20004.孔令彬;易新建;王典洪利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正[期刊论文]-光电工程 2002(06)5.姜勇基于FPCA的实时图像处理系统的研究[学位论文] 2002本文链接：/Periodical_wnsfxyxb200805011.aspx。
利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正
第２９卷第６期 光电工程Vol.29,No.6 ２００２年12月 Opto-Electronic Engineering Dec,2002文章编号：1003-501X（2002）06-0039-04利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正 孔令彬１，２，易新建１，王典洪２，叶敦范２ （１． 华中科技大学光电子工程系，湖北 武汉 ４３００７４ ； ２． 中国地质大学机电工程系，湖北 武汉 ４３００７４） 摘 要：实时非均匀性校正是红外成像的一项关键技术。
根据红外焦平面阵列探测元光谱响应的特点和基于参照源的两点温标非均匀性校正理论，提出一种利用ＦＰＧＡ硬件实现红外焦平面阵列实时非均匀性两点校正的新方法。
该方法动态范围大、处理速度快，适用于红外成像系统实时图像处理场合。
仿真和实验结果证明是可行的。
关键词：红外焦平面阵列；现场可编程门阵列；非均匀性校正；红外成像系统中图分类号：TN215 文献标识码：AReal-time nonuniform correction for IR focal plane arrayby using field programmable gate arrayKONG Ling-bin1,2, YI Xin-jian1WANG Dian-hong2, YE Dun-fan2（1. Department of Optoelectronic Engineering, Huazhong Universityof Science and Technology, Wuhan 430074, China；2. Department of Mechanic and Electronic Engineering, ChinaUniversity of Geosciences, Wuhan 430074, China)Abstract: Real-time nonuniform correction is a key technique for IR imaging. A new, real-time and uniform two-point correction method for IR focal plane array is carried out by means of Field Programmable Gate Array (FPGA) is proposed according to the spectral response characteristics of IR Focal Plane Array (IRFPA) detectors and nonuniform correction theory for two-point thermometric scale based on reference radiant point. The method has the advantages of large dynamic range and fast processing speed.It is suitable for processing image at real-time i n IR imaging system. Both simulation and experimental results demonstrate that the method is feasible.Key words：Infrared focal plane array；Field programmable gate array；Non-uniformity correction；Infrared imaging system.引 言 红外焦平面阵列（IRFPA）探测元具有敏感度高、探测能力强、能够获得有关物体更多的表面信息以及更高的、可变的帧速率等优点，正在成为红外热成像技术中的主流器件。
基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计
基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计摘要:针对红外图像成像的非均匀性分布特性,本文以FPGA为核心器件运用中值直方图均衡算法对红外图像的非均匀性矫正。
实验表明该方法对红外图像的固定模式噪声消减效果明显,且具有实现速度快、实时性高的优点,利于系统小型化的实现。
关键词:FPGA 红外图像非均匀性校正中值直方图均衡化随着科技的发展,在进行红外图像处理时对图像处理系统的要求越来越高,因此系统处理数据的高效性、快速处理能力和大数据量的吞吐能力是系统选定时的先决条件。
目前,大多红外图像非均性校正的研究都采用DSP+FPGA结合的方式[4],先由DSP完成校正系数的计算,然后由FPGA完成非均匀性校正。
研究对DSP的工作频率要求一般为几百兆赫兹,同时需要DSP与A/D转换器、DSP与显示模块之间加上存储器作为数据缓存,尤其是工作频率的增高,导致系统高频噪声增加,从而使模拟部分的噪声增大,降低了系统的温度分辨率。
本文采用Altera公司的Cyclone IV系列芯片FPGA(EP4CE115F29)单独完成实验,该芯片具有6K到150K的逻辑单元和高达6.3Mb的嵌入式存储器,360个18×18乘法器,可以实现DSP处理密集型应用;高达3.125Gb的数据速率可以很好的对图像进行实时性处理。
目前非均匀性校正算法主要分为两大类:基于参考源的非均匀性校正[2]和基于场景的非均匀性校正[3]。
第一类方法具有较高的校正准确度,且实时性高;但在标定过程中成像系统需要暂停工作,使系统处理速度降低;第二类类方法具有自适应性校正的特点,但绝大部分算法都需要估计真实场景值,增加了对具体场景的环境要求。
本文针对红外焦平面非均匀性成列分布的特性,采用中值直方图均衡算法[1]对红外图像进行非均匀性行校正。
1 中值直方图均衡算法1.1 算法原理基于红外焦平面都采用行积分格式处理,而行积分处理导致图像的非均匀性表现在列与列的响应差异上,假设红外图像间像素灰度是连续的,那么单幅红外图像中相邻列之间的差别在统计意义上是很小的,这意味着两个相邻直方图几乎是相等的。
基于FPGA红外图像实时非均匀性校正及滤波技术
第35卷，增刊红外与激光工程2006年l o月、r01．35Suppl em ent I嘶勰d柚d L勰e r En gi ne er i ng oct．20()6基于FPG A红外图像实时非均匀性校正及滤波技术周建勇1，唐遵烈2，蒋志伟2(1．重庆邮电大学通信学院，重庆400065；2．重庆光电技术研究所ccD图像传感器研发中心，重庆400060)摘要：提出了一种基于FPG A的红外图像实时非均匀性校正及实时滤波的方法。
在FP G A内嵌入N IosⅡ处理器，实现校正系数的运算与实时非均匀性校正，以及用片内存储器实现实时图像滤波。
与原始图俐目比，校正后图像在均匀性、对比度等方面都有非常明显的改善。
整个系统设计方法的优点在于非均匀性校正和图像滤波两种处理过程都在同一块F PG A芯片内完成，使整个系统简单一体化。
同时，针对不同的红外cC D图像传感器，还能在FPG A内添加其他处理模块，从而提高了系统的使用范围。
关键词：红外图像；非均匀性校正；嵌入式N i osⅡ处理器；图像滤波；加权平均中圈分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增D一0393．04N onuni f or m i t y cor r e ct i on and6l t er of i nf r ar ed i m ages b嬲ed on F PG AzH ou J i an．yon91，T A N G zun—l i e2，JI A N G丑l i—w ei2(1．Sch∞l of C o蚴uni cal i on C ho ngqi ngU l li V e rs it y of Post s锄d Tcl eco彻urIi cat i on，Chongqi ng400065，c咕锄；2．C C D c曲t er o f C ho ngqi ng O po∞l cc啦o ni cs R cs eaf ch m st i tI l t e，C hong qi n g400060，C=II i蛆)A bs t瑚【ct：T he N onuni f onl l i哆cor r ect i on aI l d f i l t er m e m od of i nf ar ed i m age s ar e pr o pos ed bas ed o n FPG A．nc如com put e con优t i on co ef!Fi ci e nt aI l d i m pl em e nt r ea l t i I ne nonuIl i fom Ii t)，co玎ect i on w i m t I le N i osⅡpm ces sor e m be dded i n FPG A．A nd i t can i m pl em e nt r e al t i m e i m a ge f i l t er w i t l l i nt er i or m em or y．C om par e w i mr aw i m age，Ⅱl ei I I l age i s get w eU i n uI l i f om i哆and c o n扛a st af t er corr ect i on．T he m er i t of t hi s s ys t em i s t l lat al l of di sposal pr oces s ar e f ul丘l l ed i n on e chi p．I t m ake m e syst em s i nl pl ene ss and i nt e黟a t i V e．A tⅡl es锄e t i m e，i t c锄add oⅡl er m odul e of pr oces s or f ordi虢rent i n胁d C C D i m a ge s ens or．K ey w or ds：I nf ar ed i m age；N onuni f onni够co皿ect i on；Em bedded N i osⅡpf oce s sof；iⅡ峨ge f ilt er；W色i ght ed ave I I a喀eO引育红外图像实时处理技术在红外技术应用领域中占有越来越重要的地位。
基于FPGA的IRFPA非均匀性自适应校正算法实时实现
基于FPGA的IRFPA非均匀性自适应校正算法实时实现王炳健;刘上乾;汪大宝
【期刊名称】《半导体光电》
【年(卷),期】2008(29)4
【摘要】红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节。
在研究了基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种采用FPGA 基于神经网络的非均匀性自适应校正算法实时实现硬件方法,该方法利用流水线技术和并行处理结构,大大提高了系统的运算速度,特别适用于大面阵、高帧频红外焦平面成像系统;而且系统仅利用了一片FPGA,体积小,功耗低,便于系统的小型化。
【总页数】4页(P583-585)
【关键词】红外焦平面阵列;非均匀性自适应校正;神经网络;FPGA;实时实现
【作者】王炳健;刘上乾;汪大宝
【作者单位】西安电子科技大学技术物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.基于虚拟边框视场光阑的IRFPA自适应非均匀性校正算法 [J], 刘崇亮;金伟其;范永杰;曹扬;刘秀;刘斌
2.基于FPGA & FLASH实现非制冷IRFPA实时两点校正的研究 [J], 吴和然;张宁;周云;邢彦敏;蒋亚东
3.基于FPGA的IRFPA联合非均匀性校正的实时实现 [J], 杨虎;高昆;倪国强;赵姝文;卢蓉
4.基于FPGA的IRFPA联合非均匀性校正的实时实现 [J], 杨虎;高昆;倪国强;赵姝文;卢蓉
5.基于函数拟合的IRFPA非均匀性校正及其FPGA实现 [J], 李恩科;殷世民;刘上乾
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基于FPGA的红外图像非均匀性校正及其增强
于 成 本 很 高 的 红 外 焦 平 面 阵 列 来 说 ， 用 现 代 数 字 信 号 处 理 技 术 对 其 非 均 匀 性 进 行 校 正 ， 使 均 匀 性 很 差 利 能 的 红 外 焦 平 面 阵 列 获 得 满 意 的 图像 ， 高 红 外 成 像 质 量 ， 有 很 大 的应 用 价 值 和 现 实 意 义 ． 提 具
噪 声 的 影 响 较 小 ， 对 于 Ｍ ×Ｎ元 红 外 焦 平 面 阵 列 在 均 匀 辐 射 背 景 条 件 下 的输 出 为 ： 则
（ ）＝“ ＋ （ ＝ １ … … ， 一 １＿ ＝Ｏ， ， … ，Ｍ 一１ （ ） Ｏ， ， Ｎ ； ， １… ．） １
其 中 为 辐 射 通 量 ， 和 分 别 为 增 益 和 偏 移 量 ． 于 每 一 个 焦 平 面 阵 列 元 ， 对 Ⅱ 和 的 值 都 是 固 定 的 ， 并且不 随 时间变 化． 此采 用两点 校正 法 即可实 现红外 焦平 面阵列 图像 的非均 匀性 校正 ， 校正方 程 为 ： 因 其
王 媛 曹 ， 敏 袁 ， 卫
Ｉ ｔ
（ １武警西安指挥学院 ， 西安 ７０ ３ ； １０ ８ ２西安电子科技大学 ， 西安 ７ ０７ ； １０ １３渭南师范学院 ， 陕西 渭南 ７ ４０ ） １００ 摘 要： 文章介绍 了一种根据红外探测器光谱响应的特点和基于参考源 的两点 温度非均匀性 校正理论 ， 采用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ器
有 关 物 体 更 多 的 表 面 信 息 以 及 更 高 的 、 可 变 的 帧 速 率 等 优 点 ． 是 ， 于 制 造 工 艺 和 环 境 的 影 响 ， 平 面 但 由 焦
阵 列 中 各 单 元 之 间 存 在 较 大 的 暗 电 流 差 异 和 响 应 率 差 异 ， 致 焦 平 面 探 测 器 在 成 像 时 存 在 严 重 的 非 均 匀 导
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。
一种自适应红外图像非均匀性校正方法及其FPGA实现
一种自适应红外图像非均匀性校正方法及其FPGA实现杜丽;赵保军;唐林波
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2011(32)6
【摘要】介绍了一种自适应红外图像非均匀性校正方法及其FPGA实现.该方法能够实时计算校正系数,并能够保证校正质量.首先利用两点定标校正法获得初始校正系数,然后根据焦平面阵列元的响应特性实时修正校正系数,并通过在系数修正过程中加入修正判断,很大程度地改善了传统校正过程中的逐渐模糊和鬼影的不足.最后在FPGA硬件平台上实现了该方法.试验结果满足实时性和非均匀性的要求,对环境的适应性较强.
【总页数】4页(P15-17,27)
【作者】杜丽;赵保军;唐林波
【作者单位】北京理工大学信息与电子学院,北京,100081;北京理工大学信息与电子学院,北京,100081;北京理工大学信息与电子学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TN216
【相关文献】
1.一种自适应红外图像增强处理的FPGA实现 [J], 莫增;廖飞;邓玲
2.基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正 [J], 吕雷;张学峰
3.非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现 [J], 苏满红;吴志敏
4.基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计 [J], 马欣慰;康国强;许杰;李业春
5.一种红外图像非均匀性校正新方法的DSP实现 [J], 刘爽;冯林;赵凯生;钟智勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正
利用FPGA实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正
孔令彬;易新建;王典洪;叶敦范
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2002(029)006
【摘要】实时非均匀性校正是红外成像的一项关键技术.根据红外焦平面阵列探测元光谱响应的特点和基于参照源的两点温标非均匀性校正理论,提出一种利用FPGA硬件实现红外焦平面阵列实时非均匀性两点校正的新方法.该方法动态范围大、处理速度快,适用于红外成像系统实时图像处理场合.仿真和实验结果证明是可行的.
【总页数】4页(P39-42)
【作者】孔令彬;易新建;王典洪;叶敦范
【作者单位】华中科技大学光电子工程系,湖北,武汉,430074;中国地质大学机电工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学光电子工程系,湖北,武汉,430074;中国地质大学机电工程系,湖北,武汉,430074;中国地质大学机电工程系,湖北,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.利用DSP图像处理系统实现红外焦平面阵列的非均匀性校正 [J], 柳刚;黄竹邻;周昊;何兆湘;陈四海;易新建
2.基于DSP的红外焦平面阵列实时非均匀性校正技术 [J], 黄战华;曹永超;杨基春
3.利用CPLD实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正 [J], 代少升;张天骐;陈前斌
4.函数拟合红外焦平面阵列非均匀性校正FPGA实现研究 [J], 殷世民;相里斌;周锦松;黄旻
5.基于FPGA的红外焦平面阵列实时非均匀性校正 [J], 王炳健;刘上乾;李庆
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基于FPGA的两点非均匀校正模块的设计与实现
基于FPGA的两点非均匀校正模块的设计与实现
赵登超;胡君红;钟胜;张天序
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(022)029
【摘要】两点校正算法是一种行之有效的红外图像非均匀校正方法.本文对两点校正算法进行了分析,并推导出了该算法的定点表示形式.利用FPGA在硬件上实现了该算法,内部采用流水线技术,校正系数存储在FPGA的片内存储器中并实现了盲元补偿.仿真和实验结果证明该设计是可行的,达到了预期效果.
【总页数】3页(P72-73,76)
【作者】赵登超;胡君红;钟胜;张天序
【作者单位】430074,华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制教育部重点实验室;430074,华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制教育部重点实验室;430074,华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制教育部重点实验室;430074,华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.基于DSP+FPGA技术的两点法非均匀校正模块设计 [J], 江浩洋;石岩;邹胜;毛海岑;张天序
2.基于FPGA的两点非均匀校正模块的设计与实现 [J], 赵登超;胡君红;钟胜;张天序
3.基于FPGA的无人机BLDC电调模块设计与实现 [J], 周兴达;蒋永恒;王帅;孙广宇
4.基于FPGA的数字信号处理模块设计与实现 [J], 李聪; 向新; 王瑞; 孙晔
5.基于FPGA的工控密码模块设计与实现 [J], 宋桂香;苏振宇;徐峥
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非制冷红外图像非均匀性校正在FPGA上的实现苏满红;吴志敏【摘要】The non-uniformity of infrared focal plane array ( IRFPA ) is a key factor that affects the infrared imaging quality. The nonuniformity correction of the uncooled infrared image and its realization in FPGA is presented. Based on analysis of the uncooled infrared image blind element and nonlinear correction, a method of calibration correction with two points plus one point is put forward. The perfect experiment result was achieved by real-time processing which utilyzes FPGA to realize the non-uniformity correction of infrared image. The calibration correction method can improve the correction effect of infrared image uniformity correction and realize the real-time processing of infrared image by achieving the nonuniformity correction in FPGA. It is convenient to integration and transplantation.%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.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)022【总页数】4页(P62-64,68)【关键词】非制冷红外图像盲元;非均匀校正方法;FPGA;IRFPA【作者】苏满红;吴志敏【作者单位】深圳职业技术学院,广东深圳 518055;深圳职业技术学院,广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言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。
对于盲元的定义，主要是从器件对黑体辐射的响应程度作为量化指标的。
正常探测器像元与盲元在响应特性上有很大差异，正常探测器像元的温度响应特征曲线是在一定动态范围内呈线性的，一般情况是随着温度的升高其对应的特征值也随着升高，而盲元的动态范围远离正常的探测单元的动态范围，在特征曲线的表示为变化斜率偏高或者偏低(如图1所示)。
本系统采用基于两点参考辐射源的盲元检测技术，借助高、低温黑体参考源均匀照射红外探测器，得到两组响应数据，即不同温度辐射源照射下探测单元成像灰度值。
并分别求取两组响应数据的平均响应值，其中MXN为探测器探测元阵列个数：定义高、低辐射源照射下的平均响应值之差Y2-Y1为平均响应率，每个像素点在高、低辐射源照射下的响应数据之差为响应率，若某像素点的响应率大于平均响应率的1.2倍或小于平均响应率的0.8倍，则该像素点视为盲元，并在数组中标记。
盲元替换是采用盲元周围的有效图像信息对盲元位置的信息进行预测和替代的过程。
根据盲元检测的数组标记确定要替换的像元，以该像元为中心进行加窗扩展，将3×3里面除盲元外的8个元素的响应值求取平均值，将盲元的响应值用平均值替代(如图2所示)。
图1 盲元定义图2 盲元替换1.2 非均匀性校正基于参考辐射源的非均匀性校正算法也称为基于定标的非均匀校正算法，是目前最为成熟并且已经实用化的一类[3]，精度高，算法相对简单，便于硬件实现。
这类校正方法的设计思想是：利用参考辐射源对红外焦平面阵列成像系统均匀辐照度，对每个探测器单元的响应输出进行测量，由此计算得出各探测校正所需要的定标系数；当红外焦平面阵列成像系统接收到实际目标场景辐照度时，用探测器单元相应的定标系数对其进行实时校正。
按参考辐射源定标点的个数分为一点校正算法、两点校正算法、多点校正算法。
一点校正和两点校正都是假设红外探测器的响应曲线为直线，多点校正则认为探测器的响应为曲线，并用分段的直线来近似响应曲线，在每段利用两点校正算法校正。
在红外焦平面阵列中，虽然每个探测单元的响应函数是一个非线性函数，但一个较小的工作范围内，探测器的响应曲线可以近似为直线。
一点定标校正算法的优点很明显，它只需测出红外焦平面阵列在一个均匀辐照度下各个探测器单元的输出，即可计算得出校正参数，定标测量容易实现，算法相当简单。
但是这种算法的缺点也很大，从算法和示意图中可以看出该算法实质上只对器件的偏置做了补偿，而没对增益做校正，即相当于将响应直线做了位置的平移(如图3所示)。
图3 不同像元响应直线与一点定标校正结果为了克服一点定标线性校正算法的不足，引入两点定标线性校正算法。
两点校正法是通过测量阵列中各探测器单元对2个不同辐照度的均匀黑体辐射的响应，并由此计算出校正值，从而实现非均匀性校正。
其原理如下：(1) 在黑体温度为T1 时,测得探测器第ij单元的响应(2) 在黑体温度为T2 时,测得探测器第 ij单元的响应(3) 计算各个单元的校正系数。
在动态范围下，T1 和T2 两个标准响应值分别为YT1 和YT2。
标准响应在理论上是可以任意指定的，但是应该考虑定标表示范围和探测器的响应范围，则有：由上式可得：所以任意单元的校正方程为：Yij=GijXij+Qij由校正方程可以看到通过对每一个像元乘上一个增益Gij，然后加上一个偏差Qij，就可以完成像元的校正。
两点定标线性校正算法侧重于从非均匀性产生的机理出发进行校正，它需要对2个定标点进行测量，对每个探测器单元得到2个校正参数。
该算法不仅对偏置进行了校正，还对增益系数做了校正，校正的动态范围比一点定标线性校正算法明显增大。
如果探测器单元的响应具有较好的线性度时，通过两点定标线性校正算法来进行非均匀性校正，可以获得较好的校正效果，且在两个定标点上的校正效果最好。
该算法存储数据量和计算量都较小，对每个探测单元只需存储两个校正参数，完成一次乘法和加法，所以算法用软件或硬件都易于实现。
由于两点定标线性校正的两个定标点温度差异较大，当探测器工作在偏离定标点温度较远的环境时，探测器两点定标输出的常温测量值将会产生一定偏差，红外图像背景值偏高或偏低，表现为红外图像背景偏亮或偏暗，并出现轻微斑块。
本系统结合一点定标校正与两点定标校正方法，将两点校正与一点校正结合，即两点加一点校正，在高低温黑体辐射两点校正的基础上再与常温黑体辐射进行一点校正，对器件的偏置补偿做进一步修正，使常温黑体辐射下各像元的响应数据一致，令红外图像背景更加干净(如图4所示)，常温黑体用镜头上的黑体挡板充当。
图4 不同像元响应直线2 红外图像校正的FPGA实现红外图像的非线性校正采用高、低温黑体的两点校正，并通过常温黑体进行偏移量的再次修正。
通过红外镜头内黑体挡片的移动获取常温黑体温度值，对该常温黑体温度值的每个像素利用上面的校正增益和初步校正偏移量进行两点校正，将校正值与未校正值结合进行一点校正求取校正偏移量，该校正偏移量也被写入FPGA的双口存储器中待用，以上操作由NiosⅡ软核CPU完成。
实时红外图像采集进来后，首先根据校正增益上的盲元标记判断相应像素是否为盲元，盲元将被周围8个像素的平均值代替，盲元替换后的红外图像与双口存储器中的校正增益和校正偏移量进行两点校正运算得到校正过的图像数据(如图5所示)。
图5 红外图像校正流程图这些运算由FPGA内的嵌入式硬件乘法器配合进行，运算速度快，保证了图像的实时性。
图6是非线性校正的部分Matlab程序及用DSPBUILDER生成的模块。
图6 非线性校正的部分Matlab程序及生成的模块3 实验结果分析图7是探测器非均匀性校正前的输出图像，能够发现图像存在明显的纵向条纹噪音，图像主要由噪声及盲元组成，图像的主体显示不清，背景偏亮；右边是通过非均匀校正处理后的图像，校正算法很好地去除了盲元和条纹噪音，同时背景亮度有一定下降，这是两点校正与一点校正结合后对器件的偏置补偿做进一步修正的结果。
图7 非线性校正前后图像对比4 结语非均匀校正一直是红外图像处理中的关键技术，本设计使用FPGA的片内存储器存储系统计算好的校正系数，得用片内乘法器实现校正计算，充分利用了FPGA的硬件资源，考虑了FPGA的结构特点，实现了红外图像的实时处理。
经过理论分析和实验效果比较，取得了良好的效果。
参考文献[1]ZHOU Hui-xin, LI Qing, LIU Shang-qian, et al. Nonuniformity and itscorrection principle of infrared focal plane arrays [J]. Laser &Infrared, 2003, 3(6): 46-48.[2]国家质量技术监督局.GB/T 17444-1998 红外焦平面阵列特性参数测试技术规范[S].北京：中国标准出版社，2004.[3]殷世民,相里斌,周锦松,等.辐射源定标红外焦平面阵列非均匀性校正算法研究[J].光子学报,2008,37(5):992-995.[4]刘紫燕.实时图像边缘检测的设计及FPGA实现[J].电子科技，2011(12)：1-3.[5]孙国强，白绳武.基于FPGA的图像调焦系统研究[J].电子科技，2010(7)：21-23.[6]程明阳,陈锦莉,锁言鹏.一种基于FPGA的实时红外图像放大模块[J].现代电子技术，2011，34(16)：146-148.。