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红外图像处理理论与技术

作者: 陈钱著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2017-08

版次: 1

ISBN: 9787121323911

定价: 65.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 260页

字数: 416千字

正文语种: 简体中文

分类: 工程技术

14人买过

本书是作者近二十年来对红外成像开发理论和技术的全面总结，是作者搜集了国内外*新研究成果，并在研究生讲稿的基础上改编的。本书分7章，主要内容包括：第1～2章介绍红外探测器的成像原理；第3章介绍红外成像的硬件系统设计；第4章介绍红外图像的非均匀性校正算法；第5章介绍红外图像的数字细节增强算法；第6章介绍红外图像的超分辨率处理技术；第7章介绍红外成像系统的测试方法。    本书可作为高等学校光电等相关专业的基础教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。陈钱，教授，南京理工大学校长助理。美国光学学会会员，中国光学学会会员，江苏省光学学会副会长，总装光电火控组专家。主持和参与国家重大型号、专项、重点预研和基金等科研任务19项，获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一、二等奖3项。获教育部首届优秀青年教师奖、江苏省第六届青年科技奖、江苏省第三届十大杰出发明人和江苏省青年科技创业十大明星提名奖，入选首批"新世纪百千万人才工程”***人选，享受国务院政府特殊津贴。出版专著一部，申请专利36项，授权13项，发表学术论文100余篇，56篇被SCI和EI收录。目    录
第1章  绪论 1
1．1  红外辐射 1
1．1．1  引言 1
1．1．2  红外辐射定律与特性 2
1．1．3  红外辐射在大气中的传输 3
1．1．4  红外光学系统 4
1．2  热成像技术 7
1．2．1  热成像技术解决的基本问题 8
1．2．2  热成像技术的作用与地位 8
1．2．3  热成像技术的军事应用 9
1．2．4  热成像技术在国民经济领域的应用 11
1．3  红外探测器与热成像技术的关系 12
第2章  红外焦平面阵列 14
2．1  红外焦平面阵列简介 14
2．1．1  扫描型和凝视型红外焦平面阵列 14
2．1．2  红外焦平面阵列的结构 15
2．1．3  典型的红外焦平面阵列 15
2．2  热绝缘结构的重要性 16
2．3  主要热探测机理 19
2．3．1  热电探测器和铁电测辐射热计 20
2．3．2  热电耦探测器 22
2．3．3  电阻微测辐射热计 23
2．3．4  电阻微测辐射热计的模型 25
2．3．5  温差电探测器 35
2．4  重要极限 36
2．4．1  温度波动噪声极限 36
2．4．2  背景波动噪声极限 37
2．4．3  非制冷热成像焦平面阵列设计 40
2．5  非制冷凝视红外焦平面读出电路 41
2．5．1  红外焦平面阵列读出电路读出方式 42
2．5．2  非制冷红外焦平面阵列输入电路 44
2．6  非制冷凝视红外焦平面成像模型 49
第3章  红外成像电子系统设计 53
3．1  引言 53
3．2  低噪声偏置电压及高精度数字信号的实现 53
3．3  多次采样滤波技术 63
3．4  红外焦平面自适应偏置电压技术 65
3．5  系统构架搭建 69
3．5．1  Qsys平台Avalon总线和Nios处理器 69
3．5．2  基于Qsys平台和Avalon总线的系统架构 72
3．5．3  基于Qsys平台和Avalon总线的模块算法实现 83
第4章  红外图像的非均匀性校正 96
4．1  非均匀性定义 96
4．2  非均匀性成因 97
4．3  常用的非均匀性校正方法 99
4．3．1  基于定标的非均匀性校正算法 99
4．3．2  基于场景的非均匀性校正算法 104
4．4  单帧非均匀性去条纹算法 116
4．4．1  基于边缘灰度级共生矩阵条纹非均匀性校正方法 116
4．4．2  基于中间均衡直方图条纹非均匀性校正方法 119
4．4．3  基于全变分的条纹非均匀性校正方法 120
4．4．4  基于相邻灰度继承的条纹非均匀性校正方法 123
4．4．5  基于自适应灰度调整的条纹非均匀性校正方法 126
4．4．6  基于常数先验的条纹非均匀性校正方法 128
第5章  红外图像细节增强 131
5．1  红外图像细节增强的意义和概述 131
5．2  基于频域和空域红外图像细节增强技术 132
5．3  基于双边滤波的红外图像细节增强技术 134
5．4  基于混合滤波红外图像细节增强技术 137
5．5  基于傅里叶变换的红外图像细节增强技术 139
5．6  基于直方图的红外图像细节增强技术 141
5．6．1  基于梯度直方图的红外图像细节增强技术 142
5．6．2  于自适应双平台直方图均衡细节增强算法 143
5．7  新型红外图像细节增强技术 146
5．7．1  基于Retinex红外图像细节增强技术 146
5．7．2  基于小波的红外图像细节增强技术 148
5．7．3  基于模糊域理论的红外图像细节增强技术 150
第6章  红外图像的超分辨率处理技术 153
6．1  引言 153
6．2  非制冷凝视红外焦平面微扫描理论 153
6．2．1  微扫描成像的理论基础 154
6．2．2  微扫描成像方案比较 161
6．2．3  改进的平板光学元件微扫描方案及锗片倾斜角度模型 165
6．3  微扫描成像技术的具体实现 170
6．3．1  红外光学系统选取 171
6．3．2  微扫描器的设计 175
6．3．3  驱动电机的选取 182
6．4  图像超分辨率重建算法 186
6．4．1  基于边缘定位的多帧红外微扫描图像位移误差补偿 187
6．4．2  基于主结构分离的稀疏表示单帧图像超分辨率重建 193
6．4．3  基于流形正则协同支持的单帧图像超分辨率重建 203
第7章  红外成像系统的测试方法 211
7．1  红外探测器参数测试方法 211
7．2  基于虚拟仪器的可视化多模式测试与仿真系统 212
7．2．1  虚拟仪器技术 212
7．2．2  基于虚拟仪器的可视化多模式测试与仿真系统组成 214
7．2．3  系统工作原理 216
7．3  凝视焦平面探测器参数测试技术 217
7．3．1  凝视焦平面探测器组件 217
7．3．2  凝视焦平面探测器盲元测试技术研究 219
7．3．3  凝视焦平面探测器非均匀性测试技术研究 229
7．4  红外成像机芯测试方法 232
7．4．1  NETD噪声等效温差的测试 232
7．4．2  MRTD最小可分辨温差的测试 233
7．4．3  MTF调制传递函数的测试 235
7．4．4  MDTD最小可探测温差的测试 237
7．4．5  红外整机性能测试 238
参考文献 242
内容简介:
本书是作者近二十年来对红外成像开发理论和技术的全面总结，是作者搜集了国内外*新研究成果，并在研究生讲稿的基础上改编的。本书分7章，主要内容包括：第1～2章介绍红外探测器的成像原理；第3章介绍红外成像的硬件系统设计；第4章介绍红外图像的非均匀性校正算法；第5章介绍红外图像的数字细节增强算法；第6章介绍红外图像的超分辨率处理技术；第7章介绍红外成像系统的测试方法。本书可作为高等学校光电等相关专业的基础教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。
作者简介:
陈钱，教授，南京理工大学校长助理。美国光学学会会员，中国光学学会会员，江苏省光学学会副会长，总装光电火控组专家。主持和参与国家重大型号、专项、重点预研和基金等科研任务19项，获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一、二等奖3项。获教育部首届优秀青年教师奖、江苏省第六届青年科技奖、江苏省第三届十大杰出发明人和江苏省青年科技创业十大明星提名奖，入选首批"新世纪百千万人才工程”***人选，享受国务院政府特殊津贴。出版专著一部，申请专利36项，授权13项，发表学术论文100余篇，56篇被SCI和EI收录。
目录:
目    录
第1章  绪论 1
1．1  红外辐射 1
1．1．1  引言 1
1．1．2  红外辐射定律与特性 2
1．1．3  红外辐射在大气中的传输 3
1．1．4  红外光学系统 4
1．2  热成像技术 7
1．2．1  热成像技术解决的基本问题 8
1．2．2  热成像技术的作用与地位 8
1．2．3  热成像技术的军事应用 9
1．2．4  热成像技术在国民经济领域的应用 11
1．3  红外探测器与热成像技术的关系 12
第2章  红外焦平面阵列 14
2．1  红外焦平面阵列简介 14
2．1．1  扫描型和凝视型红外焦平面阵列 14
2．1．2  红外焦平面阵列的结构 15
2．1．3  典型的红外焦平面阵列 15
2．2  热绝缘结构的重要性 16
2．3  主要热探测机理 19
2．3．1  热电探测器和铁电测辐射热计 20
2．3．2  热电耦探测器 22
2．3．3  电阻微测辐射热计 23
2．3．4  电阻微测辐射热计的模型 25
2．3．5  温差电探测器 35
2．4  重要极限 36
2．4．1  温度波动噪声极限 36
2．4．2  背景波动噪声极限 37
2．4．3  非制冷热成像焦平面阵列设计 40
2．5  非制冷凝视红外焦平面读出电路 41
2．5．1  红外焦平面阵列读出电路读出方式 42
2．5．2  非制冷红外焦平面阵列输入电路 44
2．6  非制冷凝视红外焦平面成像模型 49
第3章  红外成像电子系统设计 53
3．1  引言 53
3．2  低噪声偏置电压及高精度数字信号的实现 53
3．3  多次采样滤波技术 63
3．4  红外焦平面自适应偏置电压技术 65
3．5  系统构架搭建 69
3．5．1  Qsys平台Avalon总线和Nios处理器 69
3．5．2  基于Qsys平台和Avalon总线的系统架构 72
3．5．3  基于Qsys平台和Avalon总线的模块算法实现 83
第4章  红外图像的非均匀性校正 96
4．1  非均匀性定义 96
4．2  非均匀性成因 97
4．3  常用的非均匀性校正方法 99
4．3．1  基于定标的非均匀性校正算法 99
4．3．2  基于场景的非均匀性校正算法 104
4．4  单帧非均匀性去条纹算法 116
4．4．1  基于边缘灰度级共生矩阵条纹非均匀性校正方法 116
4．4．2  基于中间均衡直方图条纹非均匀性校正方法 119
4．4．3  基于全变分的条纹非均匀性校正方法 120
4．4．4  基于相邻灰度继承的条纹非均匀性校正方法 123
4．4．5  基于自适应灰度调整的条纹非均匀性校正方法 126
4．4．6  基于常数先验的条纹非均匀性校正方法 128
第5章  红外图像细节增强 131
5．1  红外图像细节增强的意义和概述 131
5．2  基于频域和空域红外图像细节增强技术 132
5．3  基于双边滤波的红外图像细节增强技术 134
5．4  基于混合滤波红外图像细节增强技术 137
5．5  基于傅里叶变换的红外图像细节增强技术 139
5．6  基于直方图的红外图像细节增强技术 141
5．6．1  基于梯度直方图的红外图像细节增强技术 142
5．6．2  于自适应双平台直方图均衡细节增强算法 143
5．7  新型红外图像细节增强技术 146
5．7．1  基于Retinex红外图像细节增强技术 146
5．7．2  基于小波的红外图像细节增强技术 148
5．7．3  基于模糊域理论的红外图像细节增强技术 150
第6章  红外图像的超分辨率处理技术 153
6．1  引言 153
6．2  非制冷凝视红外焦平面微扫描理论 153
6．2．1  微扫描成像的理论基础 154
6．2．2  微扫描成像方案比较 161
6．2．3  改进的平板光学元件微扫描方案及锗片倾斜角度模型 165
6．3  微扫描成像技术的具体实现 170
6．3．1  红外光学系统选取 171
6．3．2  微扫描器的设计 175
6．3．3  驱动电机的选取 182
6．4  图像超分辨率重建算法 186
6．4．1  基于边缘定位的多帧红外微扫描图像位移误差补偿 187
6．4．2  基于主结构分离的稀疏表示单帧图像超分辨率重建 193
6．4．3  基于流形正则协同支持的单帧图像超分辨率重建 203
第7章  红外成像系统的测试方法 211
7．1  红外探测器参数测试方法 211
7．2  基于虚拟仪器的可视化多模式测试与仿真系统 212
7．2．1  虚拟仪器技术 212
7．2．2  基于虚拟仪器的可视化多模式测试与仿真系统组成 214
7．2．3  系统工作原理 216
7．3  凝视焦平面探测器参数测试技术 217
7．3．1  凝视焦平面探测器组件 217
7．3．2  凝视焦平面探测器盲元测试技术研究 219
7．3．3  凝视焦平面探测器非均匀性测试技术研究 229
7．4  红外成像机芯测试方法 232
7．4．1  NETD噪声等效温差的测试 232
7．4．2  MRTD最小可分辨温差的测试 233
7．4．3  MTF调制传递函数的测试 235
7．4．4  MDTD最小可探测温差的测试 237
7．4．5  红外整机性能测试 238
参考文献 242

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