热成像系统通用技术

图像杂乱无章，看不出图像内 容 图像中有固定的亮或暗点一直 存在 在图像上有时会表现出列数的 红外焦平面阵列外界输入的影 图像间非均匀性不一致，但列 响 数间有规律 红外焦平面阵列所处环境温度 主要表现在非制冷机器上，一 的变化 段时间后非均匀性严重变差 校正前图像四周暗。如果光学 系统筒壁有杂散光入射到焦平 红外光学系统的影响 面，随着使用时间增长，系统 会四周变亮 响应率的非均匀性，包括光谱 正常校正后，对低温天空时会 响应的非均匀性 出现“鬼影”等现象
在现有一定空间分辨率的多 帧图像基础上，根据信号处 理的有关理论与方法，将具 有相异信息并且相互重复的 图像融合到一起，获得高分 辨率图像。
3 微扫描成像技术
4幅320×256的微扫描图像 640×512的超分辨率重建图像
处理后
目录
1. 非均匀校正技术
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4来自百度文库 电子稳像技术
去锅盖算法；新型非均匀性校 正方法
去鬼影算法；新型非均匀性校 正方法
1 非均匀性校正
非均匀性校正方法：
常用校正方法：基于定标校正方法，如一点校正、两点校正、多 点校正等。
其他校正方法：基于场景的自适应校正。
均匀黑体的输出图像：

原始图像：

非均匀性校正后：
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1. 非均匀校正技术
具体地说，微扫描成像就是把焦平面器件对场景每次采样得到的图像存储下 来，然后将得到的一系列图像的象素按照获取图像的方式和顺序进行交叉， 通过进一步处理得到高分辨率的图像。
作用：可以在一定程度上弥补单帧图像由于欠采样而损失的信号，因而可以 提高系统的空间分辨率。 核心技术
通过光学微扫描、探测器 错位拼接等方法对成像过程 进行控制，实现过采样成像 ，并结合后续的信号处理， 获得小于探测器几何尺寸的 空间分辨率。
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算 7. 伺服稳定技术
4 电子稳像
应用背景：
在飞机、车辆、舰船等运动载体上用热像仪观瞄目标时，由于机座的震 动，像面上的图像不稳定，使观察者易于疲劳，同时也降低了测瞄精度。
原理及效果：
利用电子设备和数字图像处理技术相结合的方法，通过检测出参考图像 和被比较图像的运动矢量，并利用其补偿被比较图像，从而消除或减轻 视频图像序列帧间的不稳定，获取清晰而稳定的视频图像序列。
该辐射源为面目标（扩展源）。
目标辐射的能量+几何尺寸、形状、观察等级决定其作用距离。
热成像系统对点目标的作用距离： 点目标：目标的张角小于或等于系统的瞬时视场时，这时目标
为点目标。
目标的细节不可能探测，但从能量角度看，只要信号足够
大就可以探测，既要求信噪比达到探测阈值。
6.1 作用距离概述
作用距离（也称为“视距”）的关键要素：
1. 指定气象条件：能见距离、相对湿度、环境温度 2. 特定目标：类型、大小、温差 3. 观察等级：探测、识别、认清
6.1 作用距离概述
热成像系统对面目标（扩展源）的作用距离： 面目标：当辐射源（目标）的角尺寸超过系统的瞬时视场时，
处理后
5 DDE图像锐化
演示视频（请点击图片观看）
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1. 非均匀校正技术
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4. 电子稳像技术
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算
7. 伺服稳定技术
6. 红外系统作用距离计算
6.1 作用距离概述 6.2 点目标作用距离 6.3 面目标作用距离
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4. 电子稳像技术
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算 7. 伺服稳定技术
2 坏点校正
坏点：是指在红外图像中坐标不随目标变化的明暗斑点，是由探测器的 单个探测元对红外辐射的响应率过高或过低造成的，也称无效像元。
过热像元（白点）：像元噪声电压大于平均噪声电压10倍 死像元（黑点）：像元响应率小于平均响应率1/10
4 电子稳像
演示视频（请点击图片观看）
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1. 非均匀校正技术
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4. 电子稳像技术
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算 7. 伺服稳定技术
5 DDE图像锐化
方法：通过图像增强模板，增强图像的细节和边缘轮廓，使得目标细 节更清晰，对图像有去模糊的作用。
(a) 坏点
(b) 平坦区域内噪声
(c) 场景亮细节
2 坏点校正
演示视频（请点击图片观看）
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1. 非均匀校正技术
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4. 电子稳像技术
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算 7. 伺服稳定技术
3 微扫描成像技术
微扫描成像：可以看作是一个过采样过程，是对同一场景进行多次采样成像。
热成像系统通用技术
热成像系统通用技术
目录
1. 非均匀校正技术
2. 坏点校正技术
3. 微扫描技术
4. 电子稳像技术
5. DDE图像锐化技术
6. 红外系统作用距离计算 7. 伺服稳定技术
1 非均匀性校正
定义： 由于制作材料的缺陷、掺杂的非均匀性以及生产工艺过程控制的不稳定 等，造成了红外焦平面阵列的不同像元在同一均匀入射辐射下，其视 频输出信号（即X值）幅度不同，这就是所谓的红外焦平面阵列响应的 非均匀性（Nonuniformity，NU）。
常用的坏点校正方法：左点替换、上点替换、邻域中值或均值替换等。
坏点图像
坏点替换后
2 坏点校正
坏点与噪声、场景细节的区别：
坏点的灰度值相对于周围像素点会发生大幅度跳跃，而噪声的灰度浮动范 围通常小于3倍的邻域方差（3σ原则）。 虽然场景细节的灰度值相对其周围像素点也会有大幅度跳跃，往往也会伴 随着弥散现象。 坏点的位置是固定的，而场景细节的位置则随场景运动发生变化。
非制冷探测器X数据
制冷探测器X数据
1 非均匀性校正
非均匀性产生的原因：
器件自身的非均匀性 器件工作状态引入的非均匀性 与外界输入相关的非均匀性
非均匀性原因
红外焦平面阵列中各像元的响 应特性不一致 红外焦平面阵列中无效像元的 影响
现象
解决方法
常规非均匀性校正 坏点校正 新型非均匀性校正方法；去竖 条纹算法等 定期打快门补偿；或新型非均 匀性校正方法