基于反中值滤波的红外焦平面自适应非均匀性校正方法

作者:黄竹邻;柳刚;何兆湘;陈四海;易新建 刊名:光学与光电技术 上传者:方初阳

【摘要】分析了红外焦平面阵列非均匀性的噪声特性,提出了一种用反中值滤波为核心的红外焦平面自适应校正的方法。针对实际的图像进行了实验,实验证明该方法在校正效果、收敛速度、对静止目标保持能力及可硬件化等方面都有较好的表现。

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第 3 卷 第 3 期 光 学 与 光 电 技 术 Vol. 3, No. 3 2005 年 6 月 OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY June, 2005 收稿日期 2004-12-15; 修改稿日期 2005-01-21 作者简介 黄竹邻(1977-),女,硕士,主要研究方向为红外信号处理技术。E-mail: baobao-dou@163.com 文章编号 1672-3392(2005)03-0062-03 基于反中值滤波的红外焦平面自适应非均匀性校正方法 黄竹邻 柳 刚 何兆湘 陈四海 易新建 (华中科技大学光电子工程系,武汉 430074) 摘 要 分析了红外焦平面阵列非均匀性的噪声特性,提出了一种用反中值滤波为核心的红外焦平面自适应校正的方法 。针对实际的图像进行了实验,实验证明该方法在校正效果、收敛速度、对静止目标保持能力及可硬件化等方面都有较好的表现。 关键词 红外焦平面;自适应性非均匀性校正;反中值滤波 中图分类号 TN215 文献标识码 A 1 引 言 由于现代探测理论和探测器制作技术的进步,单元探测器的性能已越来越接近理论极限[1]。20世纪70代中期出现的红外焦平面探测器(IRFPA),使得凝视探测系统具有了更大的瞬时视场、更高的帧频、更强的抗干扰能力和目标识别能力。同时,数字图像处理技术和高性能的DSP芯片也随之进入了红外领域,促进了整个红外系统的小型化、灵巧化、智能化和高性能。但是,由于受材料和工艺水平等所限,器件各探测单元响应的非均匀性较大,并且各探测单元响应特性曲线随着工作温度的变化都有不同程度的直流漂移,导致红外成像系统的温度分辨率性能显著下降,以至使其难以满足红外成像系统实际使用的要求[2]。因此,对IRFPA器件的非均 匀性校正技术是必须重视和采用的。 目前,非均匀性校正的方法很多。标定类非均匀性校正可以去除IRFPA中大部分空间噪声,但存在着一些限制性因素,会随着IRFPA器件的不同产生严重后果。于是在要求较高的应用场所,自适应类校正方法是不错的选择[3]。针对非均匀性校正的要求更加严格的红外搜索与制导系统,本文提出了一种基于反中值滤波的自适应非均匀性校正方法,在校正效果、收敛速度、“鬼影”抑制能力、静止目标保持能力和可硬件化等地方都有独到之处,并用于实际的图像,得到很好的实验效果。 2 中值滤波器和反中值滤波 一个具有滤波器窗口 A,对于图像{ ij r ;i , j∈ Z}的二维中值滤波器定义,如式(1)所示。位于边界的点的中值由数目较少的 A内的点进行计算[4]。 ' 2 , () [ ; , ,( , ) ] ij ij A imjn f Median r Median r m n A I J Z ++ == ∈∈ (1) 中值滤波器的特点是计算方便,尤其适用于剔除椒盐类噪声,但对冗长拖尾噪声不敏感,可以保护信号中尖锐的跳变和边界,一个任意输入反复通过一个特定的中值滤波器后会收敛于此滤波器的一种定点[5]。由于中值滤波的非线性使得其理论分析非常困难,研究成果较少,在这里结合标定类校正方法和神经网络的结构提出一种全数字化的、基于反中值滤波的自适应非均匀校正方法(MED-NUC)。定 义反中值滤波运算如式(2)所示[6]。 ij A ij ijij ijf f r Median r r= − = −( ) ' ') (2) 3 基于反中值滤波的自适应非均匀 性校正方法 MED-NUC 这种校正方法在功能上可分为标定校正(一次校正)和自适应校正(二次校正)两个阶段。自适应

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