內容簡介
本書是作者近二十年來對紅外成像開發理論和技術的全面總結，是作者蒐集了國內外最新研究成果，並在研究生講稿的基礎上改編的。本書分7章，主要內容包括：第1～2章介紹紅外探測器的成像原理；第3章介紹紅外成像的硬體系統設計；第4章介紹紅外圖像的非均勻性校正算法；第5章介紹紅外圖像的數字細節增強算法；第6章介紹紅外圖像的超解析度處理技術；第7章介紹紅外成像系統的測試方法。 本書可作為高等學校光電等相關專業的基礎教材，也可供相關領域的工程技術人員學習、參考。
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 紅外光學系統4
1.2 熱成像技術7
1.2.1 熱成像技術解決的基本問題8
1.2.2 熱成像技術的作用與地位8
1.2.3 熱成像技術的軍事套用9
1.2.4 熱成像技術在國民經濟領域的套用11
1.3 紅外探測器與熱成像技術的關係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構15
2.1.3 典型的紅外焦平面陣列15
2.2 熱絕緣結構的重要性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 非製冷熱成像焦平面陣列設計40
2.5 非製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 非製冷紅外焦平面陣列輸入電路44
2.6 非製冷凝視紅外焦平面成像模型49
第3章 紅外成像電子系統設計53
3.1 引言53
3.2 低噪聲偏置電壓及高精度數位訊號的實現53
3.3 多次採樣濾波技術63
3.4 紅外焦平面自適應偏置電壓技術65
3.5 系統構架搭建69
3.5.1 Qsys平台Avalon匯流排和Nios處理器69
3.5.2 基於Qsys平台和Avalon匯流排的系統架構72
3.5.3 基於Qsys平台和Avalon匯流排的模組算法實現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 基於定標的非均勻性校正算法99
4.3.2 基於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 基於邊緣灰度級共生矩陣條紋非均勻性校正方法116
4.4.2 基於中間均衡直方圖條紋非均勻性校正方法119
4.4.3 基於全變分的條紋非均勻性校正方法120
4.4.4 基於相鄰灰度繼承的條紋非均勻性校正方法123
4.4.5 基於自適應灰度調整的條紋非均勻性校正方法126
4.4.6 基於常數先驗的條紋非均勻性校正方法128
第5章 紅外圖像細節增強131
5.1 紅外圖像細節增強的意義和概述 131
5.2 基於頻域和空域紅外圖像細節增強技術 132
5.3 基於雙邊濾波的紅外圖像細節增強技術 134
5.4 基於混合濾波紅外圖像細節增強技術 137
5.5 基於傅立葉變換的紅外圖像細節增強技術 139
5.6 基於直方圖的紅外圖像細節增強技術 141
5.6.1 基於梯度直方圖的紅外圖像細節增強技術 142
5.6.2 於自適應雙平台直方圖均衡細節增強算法 143
5.7 新型紅外圖像細節增強技術 146
5.7.1 基於Retinex紅外圖像細節增強技術 146
5.7.2 基於小波的紅外圖像細節增強技術 148
5.7.3 基於模糊域理論的紅外圖像細節增強技術 150
第6章 紅外圖像的超解析度處理技術 153
6.1 引言 153
6.2 非製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 154
6.2.2 微掃描成像方案比較 161
6.2.3 改進的平板光學元件微掃描方案及鍺片傾斜角度模型 165
6.3 微掃描成像技術的具體實現 170
6.3.1 紅外光學系統選取 171
6.3.2 微掃描器的設計 175
6.3.3 驅動電機的選取 182
6.4 圖像超解析度重建算法 186
6.4.1 基於邊緣定位的多幀紅外微掃描圖像位移誤差補償 187
6.4.2 基於主結構分離的稀疏表示單幀圖像超解析度重建 193
6.4.3 基於流形正則協同支持的單幀圖像超解析度重建 203
第7章 紅外成像系統的測試方法 211
7.1 紅外探測器參數測試方法 211
7.2 基於虛擬儀器的可視化多模式測試與仿真系統 212
7.2.1 虛擬儀器技術 212
7.2.2 基於虛擬儀器的可視化多模式測試與仿真系統組成 214
7.2.3 系統工作原理 216
7.3 凝視焦平面探測器參數測試技術 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研究 219
7.3.3 凝視焦平面探測器非均勻性測試技術研究 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調製傳遞函式的測試 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
