李賾浩,廖守億,張作宇
基于PSF估計(jì)的電阻陣列非均勻校正
李賾浩,廖守億,張作宇
(火箭軍工程大學(xué) 控制科學(xué)與工程系,陜西 西安 710025)
電阻陣列紅外仿真技術(shù)至今已發(fā)展為一項(xiàng)較為成熟的紅外成像仿真方法,不僅像元規(guī)模越來越大,制造工藝水平也越來越高。尤其是國外,已研制出大規(guī)模商用電阻陣列器件,并在眾多武器系統(tǒng)研制過程中得到了應(yīng)用;國內(nèi)在該方面同樣取得了較大的進(jìn)步,但是在傳統(tǒng)的非均勻測試方法上國內(nèi)研究還存在一些遺留問題未得到很好的解決。如實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的莫爾條紋、邊緣效應(yīng)、映射與對(duì)準(zhǔn)等相關(guān)難題很少有研究者提出詳盡可行的處理措施。本文針對(duì)莫爾條紋和邊緣效應(yīng)問題,提出了一種基于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)估計(jì)的迭代非均勻性測試方法,實(shí)現(xiàn)了條紋干擾和邊緣效應(yīng)的去除。此外,本文對(duì)于映射比大于1:1的情況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,對(duì)比了不同映射比和不同非均勻程度對(duì)校正效果的影響,給出了進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。
點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù);莫爾條紋;全屏測試法;試驗(yàn)估計(jì)法;映射比
紅外成像目標(biāo)仿真技術(shù)包括紅外圖像的生成和投射兩方面,投射技術(shù)中又以電阻陣列技術(shù)和數(shù)字微鏡技術(shù)最具有發(fā)展?jié)摿?。?shù)字微鏡系統(tǒng)(Digital Micromirror Devices)具有分辨率高、無死像元、均勻性好等特點(diǎn)[1],但國內(nèi)對(duì)DMD的研究起步較晚,同時(shí)DMD也存在溫度范圍低、對(duì)比度不高等特點(diǎn)。此外,由于其工作原理限制,在用于掃描成像體制的紅外導(dǎo)引頭半實(shí)物仿真時(shí)難以實(shí)現(xiàn)同步,且具有長波衍射的缺點(diǎn)。電阻陣列式紅外景象投射器更加適合國內(nèi)需求,具有更廣闊的應(yīng)用市場。尤其是懸浮薄膜式電阻陣列具備較寬的溫度范圍和輻射光譜,能夠?qū)崿F(xiàn)在高于200Hz幀頻下的工作,具有低功耗、低串音、低閃爍、溫度范圍大、對(duì)比度高等特點(diǎn),所以電阻陣列技術(shù)在紅外成像仿真領(lǐng)域有著很高的受歡迎程度。國產(chǎn)電阻陣列的研發(fā)也在持續(xù)推進(jìn),512×512規(guī)模的電阻陣列已研制成功。但是,由于電阻制造工藝等因素,每個(gè)電阻器件在同一驅(qū)動(dòng)下的響應(yīng)曲線通常是不一致的,即電阻陣列各輻射元的實(shí)際輻射輸出之間存在差異,從而造成熱圖像的不均勻[2]。為解決成像質(zhì)量問題,非均勻校正技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。美國、澳大利亞、英國等國家的該項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到了很高水平,實(shí)現(xiàn)了較好的投射效果,大大推動(dòng)了其紅外成像仿真技術(shù)的發(fā)展。
非均勻校正技術(shù)中稀疏網(wǎng)格法(Sparse grid)和全屏測試法(Flood)是當(dāng)前的研究主體,前者提出時(shí)間較早,此后的許多方法都是以其為基礎(chǔ),從相同的校正原理出發(fā)加以改進(jìn)和拓展。全屏測試法在稀疏網(wǎng)格法基礎(chǔ)上不僅大大提高了校正效率,同時(shí)具備較高的準(zhǔn)確性。Flood法的難點(diǎn)在于測量時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確提取和處理,由于期間不可避免地會(huì)引入噪聲、邊緣效應(yīng)、莫爾條紋等的影響,所以選擇合適的測試方式十分重要。
Leszek Swierkowski和Owen M. Williams[3]介紹了一種利用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(Point Spread Function)的方法用以提高非均勻校正的效率,該方法被應(yīng)用到電阻陣列和紅外熱像儀有良好的1:1映射的場合。Leszek Swierkowski等人[4]還提出了在映射比非1:1條件下基于PSF估計(jì)和利用子像元細(xì)分的非均勻校正方法,適用于系統(tǒng)因存在對(duì)準(zhǔn)偏差而出現(xiàn)莫爾條紋的情況。Leszek Swierkowski、Robert A. Joyce和Owen M. Williams[5]于2007年為了解決與采樣和輻射元細(xì)節(jié)相關(guān)的問題,強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用精密的映射和對(duì)準(zhǔn)算法與控制從莫爾條紋和子像元影響中分離殘余非均勻性的投影技術(shù)的重要性,并提出半Flood法的非均勻校正過程。2008年,Owen M. Williams等[6]進(jìn)一步提出分離次圖像的方法,既能成功消除莫爾條紋,又能大大降低殘余非均勻性,并且討論了通過選擇映射比進(jìn)而控制莫爾條紋狀態(tài)的問題。近年來,國內(nèi)的蘇德倫、楊春偉、朱巖等人[7-9]也曾論述過基于PSF估計(jì)的非均勻校正,在一定的前提條件下改進(jìn)了已有的校正方法,取得較好的仿真效果。但是實(shí)用性不強(qiáng)且未對(duì)不同映射比下莫爾條紋的影響程度進(jìn)行分析,也未對(duì)PSF估計(jì)過程提出詳盡的實(shí)驗(yàn)步驟。
在以往的研究中,獲知PSF的情況下能更好更快地實(shí)現(xiàn)非均勻校正,然而實(shí)際往往無法得知其準(zhǔn)確的參數(shù)信息。因此PSF估計(jì)的近似程度決定了校正效果的好壞,如果能實(shí)現(xiàn)精確地估計(jì)則大大降低了非均勻校正難度。本文針對(duì)莫爾條紋問題,采用試驗(yàn)估計(jì)法,確保了在一定的估計(jì)誤差范圍內(nèi)得到PSF,最后結(jié)合全屏測試法的迭代測試,實(shí)現(xiàn)了精確的非均勻校正。
1.1.1 像元填充因子
實(shí)際的輻射像元結(jié)構(gòu)不僅僅只有一整塊發(fā)熱電阻,還有電容、MOS晶體管[10]。電阻作為發(fā)熱元件是輻射的主體部分,通常電阻的位置在每塊像元的中央?yún)^(qū)域,所以輻射面不是整個(gè)像元單元,而只有一部分。以懸浮薄膜電阻陣列為例,它由于采用了立體像元結(jié)構(gòu),其填充因子往往可以達(dá)到50%以上[11]。
如果將單個(gè)像元繼續(xù)細(xì)分,假設(shè)能分為×個(gè)子像元,其中僅有中間的×個(gè)子像元發(fā)亮(<),則每個(gè)像元輻射情況可如圖1(a)所示,發(fā)亮部分為像元中間區(qū)域。因此當(dāng)電阻陣列和紅外熱像儀未實(shí)現(xiàn)精確像元對(duì)準(zhǔn)時(shí),探測像元容易采樣到輻射邊緣的暗區(qū)域,所探測到的圖像就會(huì)出現(xiàn)如圖1(b)類似的“棋盤模式”,又被稱為莫爾條紋。
圖1 電阻陣列像元實(shí)際表現(xiàn)
1.1.2 映射比
單個(gè)輻射像元對(duì)應(yīng)的成像像元的個(gè)數(shù)為其系統(tǒng)的映射比。假設(shè)電阻陣列和成像平面均為正方形,令投射圖像規(guī)模為1×1像元,探測圖像規(guī)模為2×2像元,則成像儀對(duì)投影儀的映射比表示為:
=2/1(1)
當(dāng)映射比等于1:1時(shí),投射圖像與探測圖像尺寸相同,則容易實(shí)現(xiàn)像元的對(duì)準(zhǔn),即輻射像元與探測像元中心對(duì)準(zhǔn),從而保證使得每一個(gè)輻射元的質(zhì)心在熱像儀圖像中能夠精確定位而且那一點(diǎn)的強(qiáng)度可以通過周圍相鄰處的雙三次插值計(jì)算得到。然而實(shí)際情況中,投射陣列與探測陣列的規(guī)模通常是不一樣的。隨著電阻陣列技術(shù)發(fā)展,其規(guī)模日益增大,而探測陣列要達(dá)到同樣大小卻很困難。所以本文將對(duì)映射比非1:1的情況下提出相應(yīng)的測量方法,以盡可能確保如實(shí)地反映輻射亮度。實(shí)驗(yàn)中即使實(shí)現(xiàn)了映射比為1:1,像元對(duì)準(zhǔn)也常受到各方面因素的影響,如機(jī)械偏差和光學(xué)畸變,因此對(duì)非一對(duì)一采樣情況的研究很有必要。
根據(jù)上一節(jié)描述,每個(gè)輻射像元的填充因子均小于1,輻射平面的亮度呈現(xiàn)出周期震蕩。那么當(dāng)像元出現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)偏差時(shí),探測像元的采樣值在二維平面上也會(huì)出現(xiàn)周期性波動(dòng),出現(xiàn)亮暗條紋間隔。當(dāng)映射比小于1:1時(shí),成像平面小于投射平面,通過平移、縮放等方式調(diào)整成像距離與大小以確保全屏顯示投射圖像,所以就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)探測像元對(duì)應(yīng)多個(gè)投射像元,此時(shí)探測像元周期性覆蓋了最大的波谷區(qū)域,圖像出現(xiàn)間隔相等的暗條紋;當(dāng)映射比大于1:1時(shí),情況與小于1:1時(shí)相反,探測像元周期性覆蓋了最大的波峰區(qū)域,圖像出現(xiàn)間隔相等的亮條紋,如圖2所示。
圖2 不同映射比時(shí)莫爾條紋表現(xiàn)
Flood法是沿用多年的非均勻校正測試方法之一,也是至今研究最多,更具提升空間的測試方法。它擁有效率高、準(zhǔn)確度高、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn),適合實(shí)驗(yàn)中采用。同時(shí)該方法也存在算法較復(fù)雜、需要光學(xué)配準(zhǔn)、容易引入干擾因素的問題[11]。光學(xué)設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)和驅(qū)動(dòng)電壓過高都是成為影響其成像質(zhì)量及亮度測量的外在原因。Flood方法的特點(diǎn)是在測量電阻響應(yīng)情況時(shí)同時(shí)點(diǎn)亮整片區(qū)域或部分區(qū)域,然后可通過逐步迭代,提取出非均勻信息并補(bǔ)償非均勻性,使得投射圖像最終趨于預(yù)設(shè)亮度。校正過程中如何處理像元之間的能量重疊以及采樣噪聲的影響和準(zhǔn)確獲取點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型的具體參數(shù)是難點(diǎn)。
Flood法還有一個(gè)重要特點(diǎn)體現(xiàn)在閉環(huán)的迭代過程,通過探測到的像元輻射灰度值與標(biāo)準(zhǔn)輸入灰度值作比較得到增益因子,該增益因子通過每一次迭代得到修正,直到增益穩(wěn)定不變時(shí)即能使得此補(bǔ)償下的輸入有符合標(biāo)準(zhǔn)的輸出,如圖3是經(jīng)典盲迭代步驟。
圖3 盲迭代測試法流程
根據(jù)全屏測試法的原理,輸入端給定一幀均勻的輸入st,仿真測試中均以灰度圖數(shù)據(jù)為運(yùn)算對(duì)象。將像元非均勻性看做固定的高斯噪聲,那么投射圖像P可表示為:
P=in×(2)
在像元的探測、成像過程中出現(xiàn)的退化現(xiàn)象,可通過與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)卷積來表征圖像模糊:
P=P*(3)
迭代過程的增益nuc可由探測到的圖像out對(duì)原始輸入的均勻圖像做商得到,如果探測圖像與投射圖像大小不同,則在計(jì)算增益后必須經(jīng)過圖像插值的過程,還原成原圖像大小。一般情況下增益可表示為:
nuc=out/st(4)
在圖像復(fù)原中,估計(jì)PSF的方法主要有觀察法、試驗(yàn)法、數(shù)學(xué)建模法。然后將退化的圖像通過與得到的PSF經(jīng)過去卷積過程實(shí)現(xiàn)圖像的復(fù)原。本節(jié)采用試驗(yàn)法作為研究方法,沒有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)條件需求。本章以MATLAB仿真模擬試驗(yàn)法,得到一個(gè)較準(zhǔn)確的估計(jì)。
圖像退化模型可表示為:
(,)=(,)*(,)+(,) (6)
式中:(,)為原始投射圖像;(,)為噪聲。暫不考慮觀測噪聲的影響,那么我們將模型簡化為:
(,)=(,)*(,) (7)
試驗(yàn)中可點(diǎn)亮單一像元,即對(duì)一個(gè)小亮點(diǎn)成像,得到其退化的沖激響應(yīng)。該點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電壓盡可能高,以便降低環(huán)境噪聲的影響。然后對(duì)該圖像進(jìn)行傅里葉變換,得到:
(,)=(,)×(,) (8)
(,)=(,)(,) (9)
式中:(,)為一個(gè)描述沖激強(qiáng)度的常量。
而后對(duì)該等式進(jìn)行傅里葉逆變換,獲得粗略估計(jì)的(,)。因?yàn)殡娮桕嚵械姆蔷鶆蛐?,每個(gè)像元的沖激響應(yīng)存在差異,所以只取一個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)不具有代表性。因此多選幾組測試點(diǎn)計(jì)算(,),取其平均值以減少誤差:
通過與設(shè)定的PSF數(shù)值作比較,該誤差大小能夠滿足非均勻校正仿真結(jié)果達(dá)到很好的收斂水平。
該方法的好處是不用建立退化函數(shù)的模型,也無需任何先驗(yàn)知識(shí),因此避免了建模不準(zhǔn)確帶來的誤差。這里只需利用傅里葉逆變換得來的數(shù)組信息與投射圖像的灰度值信息進(jìn)行盲目去卷積過程即可。若要考慮觀測噪聲引入的退化,則加入自適應(yīng)濾波環(huán)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)去除干擾。從理論上來看,試驗(yàn)估計(jì)法具備較高的準(zhǔn)確度,原理簡單,易于實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備條件完善、人員操作合理的前提下,該方法是更好的選擇。
為了計(jì)算非均勻校正過程中的增益,需要計(jì)算機(jī)生成具有莫爾條紋形式的標(biāo)準(zhǔn)輸入圖像,以其作為探測圖像數(shù)據(jù)的運(yùn)算對(duì)象。要預(yù)測實(shí)際的莫爾條紋樣式不算復(fù)雜,根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)和像元尺寸計(jì)算映射比例,然后對(duì)輻射像元進(jìn)行子像元細(xì)分。子像元的數(shù)量選取準(zhǔn)則為:在當(dāng)前映射比例下單個(gè)探測像元?jiǎng)偤酶采w到整數(shù)個(gè)子像元。根據(jù)細(xì)分后的投射像元得到采樣后的圖像形式,將其作為提取非均勻信息的基準(zhǔn)莫爾條紋模式,莫爾條紋生成流程圖如圖4所示。
設(shè)將單個(gè)投射像元細(xì)分為×的子像元,則每個(gè)投射像元的輻射能量可表示為由中間(-2)×(-2)個(gè)子像元相加得到:
式中:e是每個(gè)子像元輻射能量,令其大小相等。
設(shè)單個(gè)探測像元可分為×個(gè)子像元,因此每個(gè)探測像元探測值表示為投射陣列的每×個(gè)子像元的能量之和:
由此得到的探測圖像是帶有莫爾條紋的。
電阻陣列在投射時(shí)輻射能量在探測器平面上分散,以致于邊緣輻射像元的輸出擴(kuò)散到采樣區(qū)域之外,且周邊像元又得不到足夠能量的補(bǔ)充,所以在探測時(shí)的灰度值會(huì)比中間區(qū)域的要小許多,其中4個(gè)角像元灰度值最小,如圖5(a)所示。因此經(jīng)過非均勻校正后,更多地補(bǔ)償了周邊像元的輸入,導(dǎo)致其響應(yīng)自然就比中間區(qū)域校正后要高,出現(xiàn)“過校正”的現(xiàn)象,如圖5(b)。
圖5 邊緣效應(yīng)來源
利用估計(jì)所得到的PSF生成帶有莫爾條紋標(biāo)準(zhǔn)輸入下的退化圖像。這樣實(shí)現(xiàn)了與探測圖像相似的退化性,邊緣像元能量得到了同樣程度的衰減,因此在迭代過程中,邊緣像元計(jì)算而來的增益不會(huì)偏大,使得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓補(bǔ)償值趨向合理的范圍,從而得到正常的邊緣校正圖。
這樣不僅提高了校正效率,且無需計(jì)算PSF的逆算子,如文獻(xiàn)[12],則減少了誤差的累積,更具實(shí)用性和拓展性。但僅通過該方法得到校正后圖像也并不是十分精確的,經(jīng)過仿真驗(yàn)證圖像會(huì)出現(xiàn)整體亮度偏低或偏高,這是因?yàn)镻SF的估計(jì)誤差引起的。
如圖6是改進(jìn)的迭代測試復(fù)原方法,由計(jì)算機(jī)生成紅外灰度圖像指令st,通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將灰度值轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)電阻陣列的電壓信號(hào)。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程本質(zhì)很簡單,只要將每一個(gè)灰度等級(jí)與等效黑體溫度對(duì)應(yīng),而電阻陣列的驅(qū)動(dòng)電壓與等效黑體溫度之間也是一一對(duì)應(yīng)的:
=()=3+2++(13)
圖6 基于PSF估計(jì)的改進(jìn)全屏迭代測試
等效黑體溫度與驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系可通過測量電阻元平均響應(yīng)得到,易知它是一個(gè)復(fù)雜的非線性曲線,經(jīng)驗(yàn)表明,其響應(yīng)特性可用如式(13)的高次多項(xiàng)式擬合:
gray=()=(14)
將等效黑體溫度在0~255范圍內(nèi)分級(jí),從而得到其與灰度值的對(duì)應(yīng)線性關(guān)系,如式(14),gray為灰度值:
gray=() (15)
這樣,通過一定的對(duì)應(yīng)取值和電阻陣列的響應(yīng)曲線,就可以將灰度圖像轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)據(jù)。同時(shí),因?yàn)楦鱾€(gè)輻射電阻元的固有屬性和成像原理,投射的圖像存在亮度不均勻和退化的干擾,為了提取其非均勻信息需要先經(jīng)過圖像的復(fù)原,首先生成由估計(jì)的PSF退化的輸入圖像in0。為了準(zhǔn)確提取,要生成與探測圖像形式相似的輸入:
而后以探測圖像除以莫爾條紋形式的標(biāo)準(zhǔn)退化圖像in0,又由于采樣圖像的尺寸與投射的不同,增益圖像矩陣需經(jīng)過圖像插值,如式(17)。這里進(jìn)行雙三次插值,從而得到所需增益nuc:
輸入的灰度圖像數(shù)據(jù)除以增益,相當(dāng)于對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行了修正。經(jīng)過若干次迭代后,當(dāng)增益基本趨于定值時(shí),投射圖像灰度值此時(shí)也趨于符合輸入要求的圖像灰度值,非均勻程度大大減弱,實(shí)現(xiàn)了非均勻校正。
該方法由盲迭代拓展而來,充分體現(xiàn)出其算法的優(yōu)勢。非均勻信息仍認(rèn)定為乘性噪聲,且在數(shù)據(jù)處理上以乘除法為主,雖然在收斂速度上不如現(xiàn)有方法所用的加減法,但收斂程度同樣很高,且校正過程更簡單,對(duì)PSF的估計(jì)誤差有更大包容度。
在文獻(xiàn)[13]中作者已表明映射比小于1:1時(shí)的非均勻校正效果不如映射比大于1:1時(shí)好。若映射比例小于1:1,采樣圖像的空間分辨率小于投射圖像數(shù)據(jù),則會(huì)導(dǎo)致一部分細(xì)節(jié)信息的丟失,雖然校正后非均勻性有所改善但效果并不理想。因此,在全屏測試中,當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)1:1映射比例時(shí),至少應(yīng)盡量保證大于1:1的映射比例。所以本節(jié)仿真僅驗(yàn)證映射比大于1:1的情況。以256×256電阻陣列為例,每個(gè)探測像元可覆蓋8×8個(gè)子像元。映射比分別設(shè)置為9/8、10/8、11/8、12/8,標(biāo)準(zhǔn)輸入圖像灰度值取150,初始非均勻性設(shè)為10%。
從圖7中發(fā)現(xiàn)當(dāng)映射比大于1:1時(shí),比值越大,探測子像元越密集,因此探測莫爾條紋數(shù)量越多,細(xì)節(jié)信息越豐富。此時(shí)即便去除估計(jì)PSF環(huán)節(jié),同樣能取得良好的校正效果,條紋干擾可以基本忽略,經(jīng)仿真驗(yàn)證殘余非均勻性可達(dá)到較低水平,如表2。從圖8的仿真結(jié)果可以看出隨著成像平面的規(guī)模增大,映射比增大,非均勻校正的收斂速度更快且程度更高。綜上所述,可以認(rèn)為當(dāng)對(duì)紅外目標(biāo)模擬器進(jìn)行非均勻校正時(shí),為了得到最好的校正效果,務(wù)必保證映射比大于1:1。雖然實(shí)際試驗(yàn)中,對(duì)大規(guī)模的電阻陣列校正可能無法找到更大的成像平面,但可通過調(diào)整校正步驟達(dá)到映射比大于1:1的要求,如在一次Flood校正中減少點(diǎn)亮的輻射元的個(gè)數(shù),即只對(duì)一部分迭代,然后結(jié)合成整體的圖像。圖9為校正前投射圖像,圖10和圖9相比較好地消除了莫爾條紋和邊緣效應(yīng)。圖11所示是由256×256電阻陣列實(shí)際投射的圖像,其基本無莫爾條紋影響且均勻性較好,體現(xiàn)出本方法的良好實(shí)驗(yàn)效果。
圖7 映射比為9/8、10/8、11/8、12/8時(shí)莫爾條紋表現(xiàn)
圖8 映射比為9/8、10/8、11/8、12/8時(shí)校正后收斂水平隨迭代次數(shù)的變化
圖9 投射圖像校正前
當(dāng)映射比為9/8,初始非均勻性分別為5%、10%、15%、20%時(shí),該算法校正效果如表1所示。
當(dāng)映射比為9/8、10/8時(shí),初始非均勻性分別為10%時(shí),去除PSF估計(jì)環(huán)節(jié)后校正效果如表2所示。
圖10 投射圖像校正后
圖11 電阻陣列實(shí)際投射測試圖
表1 不同初始非均勻程度下迭代校正效果
表2 不同映射比下無PSF估計(jì)時(shí)迭代校正效果
本改進(jìn)方法在仿真的基礎(chǔ)上體現(xiàn)出了其良好校正效果,主要針對(duì)的是解決莫爾條紋干擾等問題,對(duì)不同映射比下迭代收斂速度做了簡要的分析,并確保能達(dá)到較低的殘余非均勻性。同時(shí)該方法流程比現(xiàn)有方法更加簡明,在盲迭代的基礎(chǔ)上增加模擬退化和莫爾條紋預(yù)測,具有不錯(cuò)的實(shí)時(shí)性和可操作性。
本文提出的基于PSF估計(jì)的迭代測試方法,具備盲迭代法的快速性,較好地解決了非均勻校正過程中帶來的莫爾條紋和邊緣效應(yīng)的影響。仿真校正實(shí)驗(yàn)表明,其有很好的收斂水平和適應(yīng)度,體現(xiàn)在不僅功能簡單易行,校正誤差小,又具有實(shí)用價(jià)值。下一步將結(jié)合工程應(yīng)用環(huán)境,對(duì)本文校正方法加以驗(yàn)證和完善,進(jìn)一步提升校正的準(zhǔn)確度和速度。此外,本文方法對(duì)優(yōu)化校正流程,提高實(shí)驗(yàn)效率也具有一定的借鑒意義。
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Nonuniformity Correction of Resistance Array Based on Estimation of Point Spread Function
LI Zehao,LIAO Shouyi,ZHANG Zuoyu
(Department of Control Science and Engineering, Rocket Force University of Engineering, Xi’an 710025, China)
The infrared simulation technology of resistance array has been developed into an established infrared imaging simulation method, which not only has a larger scale but also employs a higher level of manufacturing technology. Large-scale commercial resistor array devices have been developed and applied in the development of several weapon systems, especially in foreign countries. Domestically, considerable progress has been made in this aspect, but some legacy issues related to research on traditional nonuniformity testing methods have not been well resolved. For example, Moiré fringes, edge effects, mapping, and alignment problems appear in experiments, and few researchers have proposed detailed and feasible treatment measures. In this study, an iterative nonuniformity test method based on point spread function estimation is proposed for solving the problems of Moiré fringes and edge effects. In addition, the simulation verification of the mapping ratio exceeding 1:1 is carried out. The effects of different mapping ratios and nonuniformities on the correction effect are compared, and the theoretical basis for the next experiment in this study is given.
point spread function, moire fringe, flood method, experimental estimation method, mapping ratio
TN215
A
1001-8891(2020)01-0086-07
2019-05-21;
2019-12-31.
李賾浩(1995-),男,湖南岳陽人,碩士在讀,主要研究方向?yàn)閷?dǎo)航、制導(dǎo)與仿真方面研究。E-mail:183435120@qq.com。
航空科學(xué)基金(201601U8001)。