紅外圖像處理理論與技術(shù)

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 紅外輻射 1
1．1．1 引言 1
1．1．2 紅外輻射定律與特性 2
1．1．3 紅外輻射在大氣中的傳輸 3
1．1．4 紅外光學(xué)系統(tǒng) 4
1．2 熱成像技術(shù) 7
1．2．1 熱成像技術(shù)解決的基本問題 8
1．2．2 熱成像技術(shù)的作用與地位 8
1．2．3 熱成像技術(shù)的軍事應(yīng)用 9
1．2．4 熱成像技術(shù)在國民經(jīng)濟領(lǐng)域的應(yīng)用 11
1．3 紅外探測器與熱成像技術(shù)的關(guān)系 12
第2章 紅外焦平面陣列 14
2．1 紅外焦平面陣列簡介 14
2．1．1 掃描型和凝視型紅外焦平面陣列 14
2．1．2 紅外焦平面陣列的結(jié)構(gòu) 15
2．1．3 典型的紅外焦平面陣列 15
2．2 熱絕緣結(jié)構(gòu)的重要性 16
2．3 主要熱探測機理 19
2．3．1 熱電探測器和鐵電測輻射熱計 20
2．3．2 熱電耦探測器 22
2．3．3 電阻微測輻射熱計 23
2．3．4 電阻微測輻射熱計的模型 25
2．3．5 溫差電探測器 35
2．4 重要極限 36
2．4．1 溫度波動噪聲極限 36
2．4．2 背景波動噪聲極限 37
2．4．3 非制冷熱成像焦平面陣列設(shè)計 40
2．5 非制冷凝視紅外焦平面讀出電路 41
2．5．1 紅外焦平面陣列讀出電路讀出方式 42
2．5．2 非制冷紅外焦平面陣列輸入電路 44
2．6 非制冷凝視紅外焦平面成像模型 49
第3章 紅外成像電子系統(tǒng)設(shè)計 53
3．1 引言 53
3．2 低噪聲偏置電壓及高精度數(shù)字信號的實現(xiàn) 53
3．3 多次采樣濾波技術(shù) 63
3．4 紅外焦平面自適應(yīng)偏置電壓技術(shù) 65
3．5 系統(tǒng)構(gòu)架搭建 69
3．5．1 Qsys平臺Avalon總線和Nios處理器 69
3．5．2 基于Qsys平臺和Avalon總線的系統(tǒng)架構(gòu) 72
3．5．3 基于Qsys平臺和Avalon總線的模塊算法實現(xiàn) 83
第4章 紅外圖像的非均勻性校正 96
4．1 非均勻性定義 96
4．2 非均勻性成因 97
4．3 常用的非均勻性校正方法 99
4．3．1 基于定標(biāo)的非均勻性校正算法 99
4．3．2 基于場景的非均勻性校正算法 104
4．4 單幀非均勻性去條紋算法 116
4．4．1 基于邊緣灰度級共生矩陣條紋非均勻性校正方法 116
4．4．2 基于中間均衡直方圖條紋非均勻性校正方法 119
4．4．3 基于全變分的條紋非均勻性校正方法 120
4．4．4 基于相鄰灰度繼承的條紋非均勻性校正方法 123
4．4．5 基于自適應(yīng)灰度調(diào)整的條紋非均勻性校正方法 126
4．4．6 基于常數(shù)先驗的條紋非均勻性校正方法 128
第5章 紅外圖像細(xì)節(jié)增強 131
5．1 紅外圖像細(xì)節(jié)增強的意義和概述 131
5．2 基于頻域和空域紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 132
5．3 基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 134
5．4 基于混合濾波紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 137
5．5 基于傅里葉變換的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 139
5．6 基于直方圖的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 141
5．6．1 基于梯度直方圖的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 142
5．6．2 于自適應(yīng)雙平臺直方圖均衡細(xì)節(jié)增強算法 143
5．7 新型紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 146
5．7．1 基于Retinex紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 146
5．7．2 基于小波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 148
5．7．3 基于模糊域理論的紅外圖像細(xì)節(jié)增強技術(shù) 150
第6章 紅外圖像的超分辨率處理技術(shù) 153
6．1 引言 153
6．2 非制冷凝視紅外焦平面微掃描理論 153
6．2．1 微掃描成像的理論基礎(chǔ) 154
6．2．2 微掃描成像方案比較 161
6．2．3 改進的平板光學(xué)元件微掃描方案及鍺片傾斜角度模型 165
6．3 微掃描成像技術(shù)的具體實現(xiàn) 170
6．3．1 紅外光學(xué)系統(tǒng)選取 171
6．3．2 微掃描器的設(shè)計 175
6．3．3 驅(qū)動電機的選取 182
6．4 圖像超分辨率重建算法 186
6．4．1 基于邊緣定位的多幀紅外微掃描圖像位移誤差補償 187
6．4．2 基于主結(jié)構(gòu)分離的稀疏表示單幀圖像超分辨率重建 193
6．4．3 基于流形正則協(xié)同支持的單幀圖像超分辨率重建 203
第7章 紅外成像系統(tǒng)的測試方法 211
7．1 紅外探測器參數(shù)測試方法 211
7．2 基于虛擬儀器的可視化多模式測試與仿真系統(tǒng) 212
7．2．1 虛擬儀器技術(shù) 212
7．2．2 基于虛擬儀器的可視化多模式測試與仿真系統(tǒng)組成 214
7．2．3 系統(tǒng)工作原理 216
7．3 凝視焦平面探測器參數(shù)測試技術(shù) 217
7．3．1 凝視焦平面探測器組件 217
7．3．2 凝視焦平面探測器盲元測試技術(shù)研究 219
7．3．3 凝視焦平面探測器非均勻性測試技術(shù)研究 229
7．4 紅外成像機芯測試方法 232
7．4．1 NETD噪聲等效溫差的測試 232
7．4．2 MRTD最小可分辨溫差的測試 233
7．4．3 MTF調(diào)制傳遞函數(shù)的測試 235
7．4．4 MDTD最小可探測溫差的測試 237
7．4．5 紅外整機性能測試 238
參考文獻 242