摘 要

红外光的发现让人们认识到红外辐射的神奇之处，红外热成像技术的目的在于，将自然界发射的一切红外辐射转化为肉眼可分辨的热图像，把人类对世界的认知拓展到了红外领域。红外成像技术把红外辐射理论应用到军事和民用领域当中，对提升各国的综合国力和人民生活水平做出了重要贡献，具有良好的发展前景。红外焦平面阵列是红外图像传感器系统中最为重要的组成部分之一，随着科技水平的迅猛提高，红外焦平面阵列技术发展速度进一步加快且更加成熟，硬件核心为探测阵列，软件核心为读出电路。传统的利用光机扫描系统来成像的技术性价比低、可靠性差，得不到广泛的使用，焦平面阵列成像系统是红外成像技术新的发展的方向。

非均匀性问题是红外成像系统中影响图像质量最为常见的问题，通过对红外图像非均匀性的产生原因进行分析，本文较为详细的研究了改善图像质量的方法，具体包括一点式算法与两点式算法。

关键词：红外成像；焦平面阵列；非均匀性校正；定标类校正；一点校正；两点校正；多点校正

Research on non-uniformity correction method

based on uncooled thermal imaging

Abstract

The discovery of infrared light makes people realize the magic of infrared radiation. The purpose of infrared thermal imaging technology is to transform all infrared radiation emitted by nature into thermal images that can be distinguished by naked eyes, which extends the cognition of human beings to the infrared field. Infrared imaging technology applies the infrared radiation theory to the military and civil fields, and makes an important contribution to the improvement of the comprehensive national strength and people's living standards of all countries, with good prospects for development. Infrared focal plane array is one of the most important components in infrared image sensor system. With the rapid improvement of technology level, the development speed of infrared focal plane array technology is further accelerated and more mature. The hardware core is detection array, and the software core is readout circuit. The traditional imaging technology using optical machine scanning system has low cost performance and poor reliability, which cannot be widely used. The focal plane array imaging system is the new development direction of infrared imaging technology.

Non-uniformity problem is the most common problem affecting image quality in infrared imaging system. By analyzing the causes of non-uniformity of infrared image, this paper studies the methods to improve image quality in detail, including one-point algorithm and two-point algorithm.

Keywords: Infrared imaging; Focal plane array; Non-uniformity correction; Calibration class correction; One point correction; Two point correction; Multipoint correction

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1红外线的发现 1

1.2红外热成像技术的发展状况 2

1.3红外成像技术的应用 4

1.3.1 庞大的军用领域 4

1.3.2 广阔的民用市场 5

1.4红外图像非均匀性校正的研究意义 6

1.5本文的主要工作及内容安排 6

第二章 红外辐射理论 8

2.1 红外辐射的普遍性 8

2.2 红外辐射成像原理 8

2.3红外辐射的影响因素 9

2.3.1 物体发射率 9

2.3.2 大气传输 9

2.3.3 背景噪声 9

第三章 红外成像非均匀性产生的原因和定义 11

3.1非制冷红外焦平面成像的特点 11

3.2红外焦平面阵列非均匀性的来源 12

3.3红外焦平面阵列非均匀性的定义 14

第四章 非均匀性校正算法研究 16

4.1非均匀性校正模型 16

4.2算法分类 16

4.3传统滤波法 18

4.4一点校正算法 20

4.5两点校正算法 21

4.6多点校正算法 22

4.7非均匀性计算结果比较 25

第五章 结束语 30

5.1本论文的工作总结 30

5.2有待进一步进行的工作 30

参考文献 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1红外线的发现

光学棱镜的出现使人们意识到太阳光线奇特之处。1672年，牛顿发现阳光（白光）由各种颜色的光组成。他发现单色光的色彩性质要更加单纯，比自然界中的白光更加简单。通过使用光学分离棱镜，可以将太阳光（白光）分解成各种单色光，例如红色，橙色，黄色，绿色，青色，蓝色和紫色。1800年，英国物理学家赫谢尔从应用物理学的角度来研究各种色光的热量实验时，发现在红色光带外的温度最高，说明这里存在着一个热量最多的高温区，于是这种红色光带外的不可见光被命名为红外线，也被称为红外热辐射，简称红外辐射，从此，红外线诞生了。

通过几代科学家的研究，证明了光具有“波粒二象性”，光是电磁波，红外光也是一种电磁波，作为无线电波他们具有相同的实际性质。光在电磁频谱当中，波长在10nm和1000um之间。红外线是一种不可见光，其波长范围相对较小，位于0.75um和1000um之间，它可以根据波长被细分为四类：近红外，中红外，中远红外和远红外。

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