紅外圖像預(yù)處理算法及實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著紅外成像技術(shù)的不斷發(fā)展和紅外焦平面陣列(IRFPA,InfraRed FocalPlane Arrav)圖像傳感器的日益成熟,IRFPA被廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)和商業(yè)等領(lǐng)域的多種成像系統(tǒng)中.典型應(yīng)用包括導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空測(cè)量、紅外前視系統(tǒng)、紅外搜索跟蹤器、海關(guān)緝私、海上救援設(shè)備、森林消防等等.這些應(yīng)用對(duì)紅外圖像質(zhì)量的要求越來(lái)越高.開(kāi)展紅外圖像實(shí)時(shí)預(yù)處理技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義. 論文的主要工作包括: 回顧了紅外熱像儀及其

2、核心部件紅外探測(cè)器的發(fā)展歷史,分析了國(guó)際上紅外圖像處理技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及紅外圖像實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn),比較了幾種常見(jiàn)的紅外圖像處理系統(tǒng).主要研究了紅外圖像預(yù)處理的幾個(gè)關(guān)鍵算法,包括失效元替代(BPR,Bad Pixel Replacement)、非均勻性校正(NUC,Non-Llniforrnity Correction)和自動(dòng)增益控制(AGC,Auto Gain Control). 失效元對(duì)紅外焦平面陣列器件成像質(zhì)量的影響較大.本文在

3、給出失效元定義的基礎(chǔ)上,對(duì)失效元的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析,并給出了失效元檢測(cè)的具體方法. 基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP,Digital Signal Processor)實(shí)現(xiàn)了紅外圖像的硬件處理系統(tǒng)并編寫(xiě)了失效元處理的軟件程序,實(shí)現(xiàn)了失效元的自動(dòng)檢測(cè)和校正. 另外,由于紅外焦平面制造工藝的缺陷,非均勻性不可避免.本文詳細(xì)研究了非均勻性校正的各種方法.最終選擇了適合數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的一點(diǎn)校正法,兩點(diǎn)校正法,并編寫(xiě)了處理

4、程序. 分析了紅外圖像自動(dòng)增益控制技術(shù)的背景和意義,分析了主要的增益控制方法,并結(jié)合DSP處理系統(tǒng)給出了軟件實(shí)現(xiàn)代碼. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的軟硬件符合實(shí)時(shí)性、可靠性的要求,取得了較好的處理效果. 另外,對(duì)以可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA,Field Programmable Gate Array)為主運(yùn)算器件實(shí)現(xiàn)紅外圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行了探討,并給出了以FPGA為主運(yùn)算器件實(shí)現(xiàn)失效元替代、非均勻性校正和自動(dòng)增益控制的硬