导引系统红外成像标定技术研究

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红外成像导引技术作为一门军用高新技术,现在已经广泛应用于各种武器装备中。红外导引系统是利用红外成像导引技术来实现目标识别与跟踪的,红外图像的质量直接关乎目标识别的精度,由于导引系统在红外成像时存在非均匀性和盲元等固定模式噪声,而基于场景的噪声抑制方法具有收敛速度慢、硬件难以实现等缺点,所以一般采用标定的方法抑制红外图像的固定模式噪声。本文对导引系统基于标定的噪声抑制方法,包括非均匀性校正方法、盲元检测与补偿方法进行了深入研究,并设计了一套红外图像采集与标定系统对固定模式噪声的抑制方法进行验证。主要研究内容包括:首先,对导引系统红外图像的特点进行分析,包括非均匀性和盲元的产生原因,并阐述了标定的必要性。针对导引系统红外成像时的非均匀性和盲元噪声,重点研究了非均匀性校正方法和盲元检测与补偿方法,对于非均匀性校正,研究一种自适应分段校正方法;对于盲元检测,研究了一种改进的基于滑动窗口的3σ检测方法和一种基于SVM与3σ结合的新型检测方法;对于盲元补偿,研究了邻域替代法及其改进方法。仿真结果表明,经过非均匀性校正和盲元检测与补偿后,较好的抑制了导引系统红外图像的固定模式噪声。其次,为了验证标定方法包括非均匀性校正方法和盲元检测与补偿方法的有效性和实用性,本文设计开发了一套红外图像采集与标定系统,该系统可通过均匀黑体对导引系统进行标定,并可以通过模拟目标的黑体来验证红外导引系统标定后的噪声抑制效果。最后,通过红外图像采集与标定系统进行实验验证,首先采集均匀黑体辐射的红外图像并计算标定参数包括非均匀性校正参数和盲元位置表,然后使用模拟目标的黑体辐射成像来验证标定参数,实验结果表明,本文研究的非均匀性校正和盲元检测与补偿方法能够较好的抑制导引系统红外成像时的固定模式噪声,并能较好的让目标显现,同时校正精度和检测精度要高于传统的非均匀性校正和盲元检测方法。通过本文的研究,达到了导引系统红外成像时抑制固定模式噪声的目的,这也为后续红外导引系统的目标识别与跟踪打下了坚实的基础。
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