张志恒[1]2004年在《红外焦平面阵列MTF测试系统和技术研究》文中研究表明MTF是用于系统设计、分析的重要参数。对于成像系统，它是一个用于衡量系统如实重现景物图像性能优劣的参量。红外焦平面阵列探测器的调制传递函数反映它对物体不同空间频率成份的传递能力的。焦平面阵列的MTF表征了热像仪的MTF。本论文针对带片上TDI的288×4 HgCdTe IRFPA探测器，研究MTF的测试技术。这对填补我国IRFPA测试技术的空白，IRFPA的设计、研制，以及红外热像仪整机的评价具有重要意义。 本文各章内容如下： 第一章介绍了调制传递函数与像质评价并分析了国内外IRFPA的MTF测试仪研究现状，阐述了本论文所做的工作。 第二章从MTF的物理意义出发，首先研究了IRFPA MTF的测试原理，具体分析了IRFPA MTF的主要测试方法，讨论了适用于本项目的刀口测试法。 第叁章介绍了288×4 HgCdTe IRFPA MTF测试系统，分析了红外光学系统、机械扫描结构；制定了PRO-16I160卡控制单元探测器信号放大器、288×4红外焦平面阵列探测器程控信号选择电路、步进电机的控制协议。 第四章制作了小型化的288×4红外焦平面阵列探测器驱动电路，并调试出了控制脉冲时序。 第五章编写了IRFPA MTF测试过程软件，介绍了288×4红外焦平面阵列探测器的信号采集。绘制了刀口响应曲线及其微分曲线和系统的MTF曲线并对它们进行了分析。 第六章对论文的工作进行了总结，指出有待进一步研究的问题。
童默颖[2]2003年在《红外焦平面阵列MTF测试系统和技术研究》文中研究指明红外焦平面阵列(IRFPA)的调制传递函数(MTF)是分析、评价第二代红外成像系统成像性能的重要参数之一。本文结合与昆明物理研究所合作科研项目《288×4致冷红外焦平面阵列MTF测试系统研制》，开展了IRFPA的MTF测量系统和测试技术研究工作。主要内容如下： 论文简述了IRFPA的国内外发展、现状及应用，IRFPA技术应用和国内外IRFPA的MTF测试技术水平，指出我国的MTF测试技术的欠缺，阐述了本文的研究背景和意义。 进行了有关MTF测试理论研究，分析了MTF物理意义与MTF测试方法，讨论了扫描型和凝视型IRFPA的MTF测试理论与测试方法。 介绍了本测试系统的硬件与软件结构。 就本文的工作重点——MTF测试技术与数据处理方法进行了探讨。先研究了光导型与光伏型探测元MTF测试原理与测试方法，后讨论了测试系统衍射现象，接着提出一种改进的测试方法，并完成了该测试方法的仿真工作。最后进行了光导型探测器MTF测试的实验，给出实验结果并分析了实验数据。 对全文的工作进行总结，指出有待进一步研究的问题。
郭世勇[3]2004年在《红外焦平面阵列整机性能评估技术》文中研究说明随着红外焦平面阵列技术的发展和成功应用，如何正确测量红外焦平面器件的调制传递函数(MTF)便显得日益重要。但调制传递函数概念的前提是线性成像系统，而红外焦平面阵列则是离散的、非线性的。因而本文根据红外焦平面器件成像特点，使用傅立叶方法对红外焦平面热成像进行了理论分析研究，并对焦平面成像系统的评价方法和传统的MTF测试方法进行了分析评价，在此基础上对凝视焦平面成像器件进行空间抽样效应评估理论研究，提出了使用微位移测量焦平面器件MTF的方法，设计了用微位移法测量MTF方法中用到的测试卡和测试装置，该方法大大提高了评价焦平面器件MTF的准确性。
陈冰[4]2001年在《HgCdTe致冷红外焦平面阵列MTF测试技术研究》文中研究说明红外焦平面阵列(IRFPA)技术是发展二代热像仪的关键。十几年来，世界技术先进的国家，不惜耗费巨资开展研究，取得了令人瞩目的成就。随着IRFPA的不断发展，要求使用高精度的仪器测量集成FPA的各项性能参数。 MTF是用于系统设计、分析和规范的重要参数。焦平面阵列的MTF表征了热像仪的MTF。本论文针对带片上TDI的288×4HgCdTeIRFPA探测器，研究MTF的测试技术。这对填补我国IRFPA测试技术的空白，IRFPA的设计、研制，以及红外热像仪整机的评价具有重要意义。 本文各章内容如下： 第一章介绍了IRFPA的现状、发展及应用；IRFPA MTF测试技术的现状，阐述了本论文所做的工作。 第二章从MTF的物理意义出发，首先研究了IRFPA MTF的测试原理，具体分析了IRFPA MTF的主要测试方法，讨论了适用于本项目的刀口测试法；其次，从目标衍射和串音干扰两个方面分析了测试系统的衍射现象；最后讨论了减小统计误差的MTF计算方法。 第叁章详细介绍了288×4HgCdTe IRFPA MTF测试系统，分析了红外光学系统、机械扫描结构、信号处理模块，以及测试调试软件和信号处理与分析测试软件设计情况。 第四章介绍了测试系统的调试结果并做了简单分析；从理论上简单预测了MTF系统可能的测试结果。 第五章对论文的工作进行了总结，指出有待进一步研究的问题。
童默颖, 常本康, 钱芸生, 刘磊[5]2003年在《红外焦平面阵列调制传递函数研究》文中研究说明分析了红外焦平面阵列调制传递函数的影响因素 ,在此基础上建立了红外焦平面阵列的图像传递模型 ,并根据该模型讨论了调制传递函数的测试方法
尹宝全, 房红兵, 皮德富[6]1998年在《激光散斑在MTF测试中的应用》文中提出论述激光散斑的产生方法及其数据处理，并给出数据处理部分的简单流程图。
张俊举[7]2006年在《微测辐射热计焦平面阵列的成像系统研究》文中指出红外热成像技术是当今夜视技术的发展热点。无论是观瞄成像，还是目标寻的，红外热成像系统都扮演着愈来愈重要的角色。采用微测辐射热计焦平面阵列作为探测器件的非制冷红外热成像系统，以其体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、性价比高等优点，在红外热成像系统的发展中占据着举足轻重的地位。本文在研究非制冷红外热成像系统基础理论和红外焦平面阵列实时信号处理技术的基础上，研制了集实时信号处理、异步串行通信、键盘服务等功能于一体的非制冷红外热成像系统，取得了很好的成效，其性能评估结果表明已经基本满足了军事应用的需要。 非制冷热成像系统的基础理论研究是研制红外热成像系统的基础。本文首先从基础理论入手，分析了红外热成像系统的基本成像原理、影响系统工作的主要因素、微测辐射热计的工作原理，探讨了获得焦平面阵列最佳性能的途径，为系统设计提供了理论指导。 实时性是热成像系统信号处理的基本要求，非均匀校正、盲元替代和图像增强是信号处理的主要内容。本文在基于标定技术的非均匀校正方法的基础上，讨论了两点定标和运动补偿相结合的综合校正方法、基于LMS滤波器的校正方法和基于时域统计特性的校正方法，为系统的实时信号处理提供了多种可能性选择。基于时域统计特性的校正方法从概率密度函数角度阐述了非均匀性，证明了时域直方图和概率密度函数之间的等价关系，并指出该性质可以用于数据的存储，解决了直接存储数据需要大量内存空间的问题。 盲元检测是盲元替代的前提。本文借鉴了多种盲元检测方法，并结合实验数据的分析，建立了针对微测辐射热计焦平面阵列的评判准则，获得了与ULIS公司近似一致的效果。为了克服中断式盲元替代的缺点，提出了基于标志位的盲元替代方法。针对红外图像直方图的特点，讨论了自适应线性灰度变换的图像增强方法。 信号处理电路是热成像系统的核心。所设计的信号处理电路可以完成实时信号处理、串口通信、直方图统计、键盘控制、TEC温度控制等功能。实时信号处理模块采用流水线结构，把非均匀校正、盲元替代、自动增益控制功能集成于一条流水线，与传统的乒乓结构相比，时钟频率更低，输出延迟和系统功耗更小，结构更简单。设计的双温度点TEC温度控制电路，两个温度点的稳定精度均达到了±0.004℃，有效地保证了热成像系统的成像质量，同时解决了焦平面阵列的工作温度和环境之间温差增大引起的功耗增加问题。 充分利用信号处理电路板的数据采集能力和串行通信能力，构建了红外焦平面阵列的测试平台，可以完成红外焦平面阵列的非均匀性、响应灵敏度、校正系数和盲元的测试，同时还可以采集其他红外图像数据，供人们在PC上进行各种图像处理和数
张毅[8]2005年在《焦平面阵列成像像质分析理论与优化技术研究》文中研究表明热成像技术把物体表面的红外辐射分布转变为可见光图像，既克服了主动红外夜视的人工红外辐射源容易暴露的缺点，又克服了被动微光夜视完全依赖于环境光的不足。随着红外焦平面技术尤其是非制冷红外焦平面技术的发展，红外热成像技术得到了日益广泛的应用。与可见光CCD之类的阵列器件一样，凝视型红外焦平面探测单元间距决定了空间抽样频率，而被探测场景的空间频率往往要高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半，这种欠抽样所产生的折迭混淆效应严重损坏了图像质量。另外现阶段非制冷红外焦平面技术由于器件及工艺的缘故，热图像空间分辨率低、温度分辨能力差，也一定程度上限制了红外焦平面技术的应用。 有鉴于此，本文提出了阵列成像空间积分抽样的相位理论模型，为焦平面技术的研究、测试和消减因欠抽样而产生的频谱折迭混淆效应提供了理论依据；作为该理论模型的应用，本文对固定与非固定模式微扫描过程进行了分析；针对微机械式微扫描技术的不足，结合液晶光谱特性及电光特性的研究，提出并设计了基于红外TFT-LCD的非机械式微扫描技术。 在彩色阵列显示方面，室外全彩色LED显示屏、便携式数字视频等特种显示设备，因各种各样的原因难以达到很高的分辨率要求，存在着阵列成像空间欠抽样的不足。本文在阵列成像空间抽样相位理论的指导下，从阵列显示单元的组合排列方式出发，提出了叁角形像素重组和正方形像素重组的虚拟像素技术方案，在欠抽样结构下实现过抽样的超分辨率显示技术。 在红外热图像实时处理方面，基于对红外焦平面热成像系统的空间分辨、动态范围、噪声特征以及红外热图像灰度分布的分析，研究了提高红外焦平面热成像系统空间分辨能力的电子微扫描技术、红外热像动态范围自适应调整的新型直方图均衡HE算法、改善红外焦平面热图像信噪比及图像对比度的自适应二维时间延迟积分2D—TDI算法。设计了以ALTERA公司STRATIX芯片EP1S20为核心的非制冷红外焦平面实时图像处理板，进行了算法的实时实现，取得了一定的效果。 本文的研究工作，为在焦平面阵列器件与系统的设计研制与技术发展中，分析与优化成像质量，提供了必要的理论依据与技术基础。
程腾[9]2010年在《基于MEMS技术的光学读出非制冷红外成像系统研究》文中认为目前,红外成像技术已在军事、工业、商业等广泛的领域发挥了重要的应用,其中,非制冷红外成像技术因其体积小、成本低、性能高而备受关注。本文在课题组已有工作基础上,对基于MEMS技术的新型光学读出非制冷红外成像系统进行了深入的研究,主要在无基底FPA的仿真分析和结构设计、光学读出方法的优化、红外成像系统的小型化和工程化等方面进行学习和研究,取得的主要成果如下：(1)在无基底FPA的仿真分析方面,通过有限元方法,开发了像素数为80×80的无基底FPA和有基底FPA的叁维有限元仿真分析平台,并通过ANSYS软件分析热应力问题时的间接法,详细分析了它们在热学性能、热机械性能上的差异。分析发现：(a)在热学性能方面,由于支撑框架的热导大幅度减小,无基底FPA具有和有基底FPA完全不同的热学特性。一方面,支撑框架等效于一段与热隔离梁串联的热阻,它有效降低了感热单元的总热导,提高了感热单元的温升效果,另一方面,支撑框架通过热扩散使相邻单元产生了“预温升”现象,它通过线性迭加大幅度提高了感热单元的温升。这些特性使得无基底FPA的能量转换效率大幅度提高,甚至有数量级的提升。(b)在热机械性能方面,由于无基底FPA的支撑框架是变温结构,各感热单元的双材料变形梁的温升几乎相等,因此,其热变形效率与有基底FPA相比,最大可提高约33%。根据上述有限元分析结果,修正了基于恒温基底假设的物理模型,具体涉及感热单元的总热导和热变形效率公式。(2)在无基底FPA的结构设计方面,设计了增强型的支撑框架。它可在保持感热单元热学性能的基础上有效提高支撑框架的结构性能,从而解决在大阵列的无基底FPA(≥1024×1024)中,支撑框架的Z向刚度比较薄弱的问题。(3)在光学读出方法的优化方面,根据傅里叶光学的近场夫琅和费衍射理论,建立了反光板弯曲时的光学检测灵敏度的理论分析模型,发现系统的光学检测灵敏度是关于反光板板长、曲率半径和刀口滤波器位置的函数。通过建立的理论分析模型,提出了一种针对弯曲反光板的光学优化方法。它可以最大化地提高系统的光学检测灵敏度,将由反光板弯曲引起的灵敏度损失降低到最小程度。(4)在红外成像系统的小型化和工程化方面,通过FPGA+DSP架构,设计并实现了第一代小型化的图像采集处理系统,并组装了光学读出非制冷红外成像系统的原理样机,虽然其成像效果与放置在防震台上的实验系统有明显差距,但仍获得了室温物体的红外图像。
汪辉[10]2009年在《非制冷红外焦平面图像处理系统的研制》文中指出非制冷红外成像系统以其体积小、质量轻、功耗低、性价比高、携带方便等优点,在红外成像系统的发展中占据着重要位置。其产品在军事、工业等诸多领域有着广泛的应用,是当前红外热成像系统研究的热点。本课题围绕非制冷红外焦平面图像处理系统的结构和整体硬件平台展开研究,在分析了红外图像特点和不同处理算法的实现形式后,详细剖析了微测辐射热型探测器,即系统使用的红外焦平面探测器的工作原理、性能参数及其工作特性;然后根据非制冷红外探测器机芯组件开发协议,分析本系统实现的功能和主要技术指标,在此基础上确定本系统所要遵循的设计原则和技术要求。通过分析比较了当前各种图像处理系统的结构和硬件实现方案,提出了基于FPGA的非制冷红外焦平面图像处理系统的设计方案,接着深入地研究了微测辐射热探测器UL03191、热电制冷集成温度控制芯片ADN8830、高速AD转换器AD9240AS、视频编码芯片SAA7104E、高速MCU芯片C8051F047、数据存储器IS61LV51216以及LVDS编码器DS90CR287MTD的工作原理和时序逻辑,基于这些器件完成了图像处理系统的硬件设计。采用VHDL语言,在QUARTUS II编译环境下完成了FPGA处理系统的控制逻辑设计;针对红外图像的特点,利用FPGA来实现红外图像处理的算法以改善图像的信噪比,包括红外图像的非均匀性校正和盲元替代;并且系统能够根据外部输入指令,实时地对红外图像进行了亮度、对比度、放缩的图像控制。使图像处理系统的功能丰富化,提高整体成像质量。系统完整地实现了红外图像的采集、处理、传输与显示等功能。
参考文献：
[1]. 红外焦平面阵列MTF测试系统和技术研究[D]. 张志恒. 南京理工大学. 2004
[2]. 红外焦平面阵列MTF测试系统和技术研究[D]. 童默颖. 南京理工大学. 2003
[3]. 红外焦平面阵列整机性能评估技术[D]. 郭世勇. 南京理工大学. 2004
[4]. HgCdTe致冷红外焦平面阵列MTF测试技术研究[D]. 陈冰. 南京理工大学. 2001
[5]. 红外焦平面阵列调制传递函数研究[J]. 童默颖, 常本康, 钱芸生, 刘磊. 红外与毫米波学报. 2003
[6]. 激光散斑在MTF测试中的应用[J]. 尹宝全, 房红兵, 皮德富. 应用光学. 1998
[7]. 微测辐射热计焦平面阵列的成像系统研究[D]. 张俊举. 南京理工大学. 2006
[8]. 焦平面阵列成像像质分析理论与优化技术研究[D]. 张毅. 南京理工大学. 2005
[9]. 基于MEMS技术的光学读出非制冷红外成像系统研究[D]. 程腾. 中国科学技术大学. 2010
[10]. 非制冷红外焦平面图像处理系统的研制[D]. 汪辉. 哈尔滨工业大学. 2009