【摘 要】
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调制传递函数（MTF）作为评价红外焦平面阵列（IRFPA）在各个空间频率下成像能力的参数,有着极其重要的应用,串音是约束IRFPA高频MTF表现的主要因素。本文针对IRFPA的MTF与串音测试需求,分析红外图像的噪声分布特征、曲线拟合的影响因素、测试过程的简化方法,构建了更为准确方便的MTF、串音测试系统。图像噪声抑制中常使用的滤波器,往往使得图像中边缘信息丢失或对噪声过滤能力有限。实验中根据红外
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调制传递函数（MTF）作为评价红外焦平面阵列（IRFPA）在各个空间频率下成像能力的参数,有着极其重要的应用,串音是约束IRFPA高频MTF表现的主要因素。本文针对IRFPA的MTF与串音测试需求,分析红外图像的噪声分布特征、曲线拟合的影响因素、测试过程的简化方法,构建了更为准确方便的MTF、串音测试系统。图像噪声抑制中常使用的滤波器,往往使得图像中边缘信息丢失或对噪声过滤能力有限。实验中根据红外图像噪声特性,对噪声抑制方法做了优化,以改进的中值滤波作为首先使用的滤波器,抑制方差较大的噪声,然后使用BM3D算法,对图像的剩余噪声进行抑制,该方法在MTF测试中达到了很好噪声抑制效果。刀口法的ESF曲线拟合,本文比较了多项式拟合、费米拟合在不同项数下的拟合效果,并验证了几种数据平滑方法对ESF曲线的影响,提出了对拟合时异常值、不稳定性的优化手段。串音测试的难点之一是完成IRFPA与凝聚出的光斑的对齐,这方面使用线性拟合与点跟踪来完成光斑的对准。整体系统的设计受限于时间只完成部分设计内容,系统硬件部分主要分析光学系统的MTF分量与衍射极限,完成了该部分的ZEMAX光路建模,软件部分以实现计算算法为主。数据噪声抑制方面与原始数据比对可发现噪声方差大幅度降低,并且ESF数据未发生明显形变。尺寸400*400的靶标图像中边缘角度检测最大差值不超过0.5度,ESF数据曲线拟合实验表明一项费米拟合有更好的稳定性,同时给出了具体的优化参数来提高拟合的稳定性,必要时可使用加权拟合来降低异常值的影响。可将实验内容归结如下:（1）介绍IRFPA中的MTF、串音测试理论,比较各种测试方法的优缺点。（2）结合改进的中值滤波与BM3D算法,试验表明可将图像噪声标准差降低为原图的12%。（3）通过对ESF曲线拟合参数的优化,最终将拟合错误率降低为7%,若要根据SSE判断是否重新拟合则可以进一步降低错误率。光斑点轨迹与刀口边缘检测中角度测量误差在0.5度范围内。
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