校正检测

现有国产非制冷红外探测器多采用挡板校正进行非均匀性校正，影响了红外探测器的观测效果与目标搜跟。近期，湖北久之洋红外系统股份有限公司的科研团队在《光学与光电技术》期刊上发表了以“国产非制冷红外探测器新型场景校正方法”为主题的文章。该文章第一作者为刘品伟，主要从事红外技术方面的研究工作。本文提出了基于国产非制冷红外探测器的新型场景校正方法。该方法包含两部分：第一部分是基于高频非均匀性的场景校正；第二部分是基于低频非均匀性的场景校正。通过对不同频域非均匀性分别进行处理来去除探测器响应的非均匀性。国产非制冷红外探测器非均匀性分析国产非制冷红外探测器工作过程中，探测器的状态参数会产生缓变，从而导致图像非均匀性的变化。图1所示是以黑体为目标的具有较强非均匀性的非制冷红外图像。图1 具有较强非均匀性的非制冷红外图像非均匀性包括低频非均匀性与高频非均匀性两部分。低频非均匀性表现为全局灰度分布不均匀，在图像中表现为平缓的明暗变化，如图像四周与中心灰度值差别大，如图2所示。低频非均匀性主要是由探测器及镜头不同位置温度变化不均匀引起的。高频非均匀性表现为局部区域灰度值剧烈变化，在图像中表现为亮暗点或条纹。高频非均匀性主要是探测器的响应不均匀引起的，如图3所示。图2 低频非均匀性的三维显示图3 9×9邻域内高频非均匀性的三维显示传统的场景校正方式很少涉及对低频非均匀性的消除，而对高频非均匀性的消除容易产生“鬼影“等副作用，同时消除低频与高频非均匀性才能真正提高图像质量。因此，本文将针对高频与低频非均匀性，采用不同的场景校正方法处理。基于高频非均匀性的场景校正国产非制冷红外探测器在工作过程中，随着探测器整体温度的变化，由于探测器响应的不均匀性，会出现较强的高频非均匀性，具体在图像上表现为散粒及细条纹，如图4所示。图4 高频非均匀性的不同类型目前常用的场景校正算法有恒定统计法、时域高通滤波法、神经网络校正算法、基于图像配准的校正算法等。这些算法能够在一定程度上根据场景的信息自适应地补偿热像仪的增益和偏置的漂移，但是在实际使用过程中，这类算法存在各种各样的使用限制条件。以传统的神经网络场景校正算法为例，该算法要求场景信息不断变化，否则会造成图像退化或者模糊，并且如果图像中存在较强边缘信息，该算法容易导致图像出现“鬼影”现象，严重影响图像质量。对此，提出了一种基于神经网络的新型场景校正算法来消除图像退化和“鬼影”现象。首先分析图像退化与“鬼影”现象产生的原因。当原始图像中存在较强的边缘信息时，低通滤波会使边缘信息产生损失，预测图像会产生模糊失真现象。若场景保持静止不动，随着场景校正参数的不断更新，图像就会逐渐退化失真；若场景长期静止后开始运动，图像就会包含静止图像中损失的边缘信息，也就是“鬼影”现象，如图5所示。图5 传统场景校正算法产生的“鬼影”现象为了解决传统场景校正算法存在的问题，提出了一种基于中值滤波=2。同时采用时空联合阈值作为校正判断条件，选择更新系数与校正区域。时空联合阈值分为两个阈值条件：时域连续运动条件与空域邻域均匀性条件。针对高频非均匀性的场景校正算法流程图如图6所示。的自适应场景校正算法。由于高频非均匀性中包含大量的散粒非均匀性，同时为了更好地保留图像的边缘信息，该算法采用中值滤波作为滤波器，中值滤波半径r。图6 高频非均匀性场景校正算法流程图分别用此算法与传统神经网络场景校正算法对原始图像进行处理，比较两种算法是否具有“鬼影”现象。将热像仪静止工作500帧后，观察两种方法处理后的运动图像。可以看到，该算法基本没有“鬼影”现象，而传统算法“鬼影”现象严重。因此，该算法能够有效地抑制“鬼影”现象。图7 本文方法与传统神经网络“鬼影”现象比较基于低频非均匀性的场景校正高频非均匀性去除后，图像仍残留有大量的低频非均匀性。低频非均匀性在非制冷探测器开始工作时较弱，随着探测器及镜头温度的变化，图像的低频非均匀性会逐渐增加，在图像上表现为四角与中心灰度值差别较大。如图8所示，可以看到，图像灰度分布不均匀，四周有明显的光圈，影响图像观感与图像质量。图8 低频非均匀性对图像的影响这里提出了一种基于时空联合低频滤波的场景校正方法，通过在时域和空域同时进行低通滤波，分离出图像的固定低频非均匀性并进行去除。由于探测器输出图像的低频非均匀性在短时间内位置保持不变，当图像产生运动时，可以通过时域低频滤波对低频非均匀性进行分离去除，因此首先需要判断场景是否处于运动中。这里仍采用上节提到的连续运动条件来判断场景是否处于连续运动中。当场景处于连续运动时，采用基于自适应时间常数的时域低频滤波来筛选图像的低频信息。时域滤波结果包含低频非均匀性与部分边缘细节信息，因此还需要对在空域上进行低通滤波，以消除存在的边缘信息细节，达到获取低频非均匀性的目的。采用均值滤波进行空域的低通滤波。为了验证此场景校正算法的效果，对仅处理高频非均匀性的图像与高频低频非均匀性均处理的图像进行比较，如图9所示。可以看到，此算法对低频非均匀性有良好的处理效果，能够有效地减少图像四周与中央灰度差异较大的问题。图9 运动200帧后是否处理低频非均匀性图像对比为进一步验证此场景校正算法的效果，使用两台相同规格的红外机芯，第一台仅对高频非均匀性进行处理，第二台对高频低频非均匀性都进行处理，均在运动条件下连续工作1 h后，对同一温度黑体成像，计算其图像非均匀性。结果表明，仅处理高频非均匀性的图像非均匀性为2.3%，而对高频低频非均匀性都进行处理的图像非均匀性为0.5%，该算法有利于提高输出图像的均匀性。算法总体流程及效果图本文算法首先通过连续运动条件判断场景是否处于连续运动中，若处于运动过程则分别更新高频与低频非均匀性处理模块校正参数，然后进行非均匀性校正；否则直接进行非均匀性校正，整体流程如图10所示，最终效果如图11所示。图10 本文算法流程图图11 最终校正输出结果结论本文提出了一种基于非制冷红外探测器的新型场景校正方法。首先通过改进的神经网络场景校正方法滤除高频非均匀性，在此基础上通过时空联合的低频滤波去除低频非均匀性，得到最终校正结果。该方法具有良好的校正效果，并且能够有效地抑制“鬼影”现象，有利于非制冷红外探测器的推广应用。

p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 第二届电镜网络会议(iCEM 2016)特邀报告 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 像差校正电镜原理与应用 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" & nbsp img title=" 于 荣.jpg" style=" HEIGHT: 231px WIDTH: 250px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/noimg/d52e7af2-b526-418b-9e1b-cec74a4911ff.jpg" width=" 250" height=" 231" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 于荣 教授 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 清华大学北京电子显微镜中心 /strong /p p strong 报告摘要： /strong /p p 　　作为文明的物质载体的材料都是由原子构成的。但原子到底是以怎样的方式构成材料?它们又是怎样影响材料的功能?对这些问题的探索就是材料的原子结构研究。在现代社会，这已不仅仅是纯科学的好奇。因为材料的原子结构从根本上决定了材料的功能，所以也是工程技术研究的重要内容。 /p p 　　与材料研究的需求相适应，近年来在材料原子结构的实验与理论分析领域都取得了长足进展。尤其是在高分辨透射电镜上实现了像差校正，成为电子显微学发展的里程碑。这不仅使人们具有了亚埃尺度的分辨能力，而且对材料表面、界面、催化剂颗粒等局域结构的原子位置的测量达到了皮米精度，可以与X射线衍射对宏观单晶的原子位置的测量精度相媲美。这从根本上改变了高分辨电子显微学长期以来以定性分析为主的局面，给材料研究带来了重大机遇。目前，世界上高端的透射电子显微镜不仅在大学与科研院所逐渐普及，也大量安装在各大高科技企业。本报告将简要介绍像差校正电镜的基本原理及典型应用。 /p p strong 报告人简介： /strong /p p 　　于荣，清华大学材料学院教授，北京电子显微镜中心主任，国家杰出青年基金获得者。1996年毕业于浙江大学，1999年与2002年分别获中国科学院金属研究所硕士与博士学位，随后在美国劳伦斯伯克利国家实验室与英国剑桥大学从事博士后研究，2008年起任教于清华大学材料学院。 /p p 　　主要从事材料的高分辨电子显微学和第一性原理计算研究，在原子尺度探索材料的微观结构、电子状态、及其与宏观性能的相互关联。在Phys. Rev. Lett., Angew. Chem., Acta Mater., Nature Comm.等SCI期刊发表论文90余篇 他引1600余次。 /p p 　　担任中国晶体学会常务理事，中国电子显微镜学会物理与材料科学专业委员会副主任，中国物理学会固体缺陷专业委员会委员，中国有色金属学会理化检验学术委员会委员，Science China Materials编委，《中国科学：技术科学》青年工作委员会委员等。 /p p strong 报告时间：2016年10月25日下午 /strong /p p a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target=" _self" span style=" COLOR: #ff0000" img src=" http://www.instrument.com.cn/edm/pic/wljt2220161009174035342.gif" width=" 600" height=" 152" / /span /a span style=" COLOR: #ff0000" /span /p

显示屏在当今社会扮演着至关重要的角色，触及游戏、办公、影视娱乐、零售业、交通出行等多个领域。屏幕的性能标准因应用而异，展现出广泛的多样性。这种多样性不仅体现在技术规格和视觉效果上，还反映了不同制造商和用户群体对于色彩精确度与一致性的独特需求。在这个基础上，探索各行各业的显示屏色彩测量与管理解决方案成为一项挑战，但也为技术创新和应用优化提供了广阔的空间。了解和应对这些需求，意味着能够提供定制化的色彩管理方案，以适应不同领域对视觉表现和色彩准确性的具体要求。一、电子价签的应用在现代零售环境中，电子价签正在逐渐取代传统的纸质标签，为商家提供了便捷的库存管理和产品信息更新方式。顾客也能通过扫描价签上的二维码，迅速获取商品的详细信息。然而，随着电子价签的普及，显示技术的色彩准确性和价签外壳颜色的一致性成为了重要考虑因素，尤其是在维护品牌形象和消费者体验的一致性方面。为了有效管理和控制色彩的一致性，采取以下措施至关重要：利用i1 Pro3高精度色彩测量工具及其配套软件，评估显示屏在不同颜色反射下的色彩饱和度，以及在亮度和色调方面的显示准确性。这种方法不仅帮助确保显示内容的视觉效果符合预期，也为优化用户体验提供了基础。采用Ci6x系列便携式色差仪测量电子价签外壳的色差（ΔE）数据，以准确分析和判断外壳的颜色偏差及其一致性。这一步骤对于保证产品外观质量和增强品牌识别度至关重要。通过这些专业的色彩管理工具和方法，商家可以有效地解决显示屏色彩不准确和价签外壳颜色不一致的问题，从而确保产品信息的准确传达和品牌形象的统一性。二、大尺寸高精度拼接屏应用在现代视觉展示领域，大尺寸高精度拼接屏广泛应用于多样化的场景中，随着技术的进步，这些拼接屏的边框越发微小，色彩呈现能力显著提升。尽管如此，保持各个组成单元在非工作状态下的色彩一致性依旧是一项挑战。观察从特定角度可见，即便是同一大屏，不同小屏组件展示的颜色差异明显，有的显色较深，有的则较浅，这些视觉差异影响了整体的观看体验。为了有效地管理和控制这些色彩差异，以下步骤是关键：利用高精度色彩测量工具，如eXact或Ci6x系列设备，来详细采集每个拼接屏单元的色彩数据。这一过程能精确识别各单元间的色差。根据测量得到的色差数据，将拼接屏单元按照色差大小进行系统性排序和安装，确保色差较小的单元相邻排列。这样的安排促使相邻屏幕之间的色彩差异最小化，整体色彩表现呈现出更加均匀和连贯的视觉效果。通过采用这些精细的色彩管理策略，可以大幅提升大尺寸高精度拼接屏的视觉一致性，从而优化整体观赏体验，满足高端显示需求。三、手机屏幕的应用在当代生活中，手机已成为人们日常使用频率最高的电子设备之一，随着消费者对视觉体验要求的提高，手机屏幕的色彩展现成为了一个重要的关注点。特别是在手机处于息屏或关机状态时，黑色显示的一致性尤为关键，这不仅关系到视觉效果，还影响到用户对品牌的整体印象。为了确保手机屏幕黑色显示的一致性以及在使用过程中的显色效果，以下色彩管理策略是必不可少的：反射测量：采用高端色彩测量仪器，如Ci7x00系列台式分光光度仪或Ci6x系列便携式分光光度仪，进行手机显示屏的颜色数据和反射率的准确测量。通过这些精确的数据，可以有效地进行色差管理，确保每一块生产出来的手机屏幕在色彩上的一致性。透射测量：推荐使用Ci7800或Ci7600台式分光光度仪，对手机触摸屏的透光率和雾度进行专业测试与分析。这种测量不仅有助于评估屏幕材料的质量，也是优化显示效果和提升用户体验的关键环节。通过上述色彩管理方法，可以在手机研发阶段就确保屏幕的色彩表现和质量达到高标准，从而满足消费者对高品质视觉体验的期待。四、专业显示器/笔记本终端客户对于专业设计师和摄影师而言，使用的显示器或笔记本电脑在色彩的准确性和一致性上有着极高的要求。他们常面临的挑战包括图像和视频的色彩无法真实还原或存在严重的色偏问题，以及难以评估所使用的显示设备是否达到了专业颜色标准。为确保色彩的准确管理和控制，以下方法是至关重要的：色彩校正解决方案：采用i1 Pro3色彩管理工具，这款集硬件与软件为一体的校色解决方案能够精确测量并校正显示设备的关键色彩参数，如白点、Gamma曲线、对比度和RGB色彩平衡。通过这一过程，可以建立精确的ICC色彩特性曲线，并将其加载至Windows或MAC操作系统，从而实现对显示设备的精准校正。后校正评估：在完成校正过程后，再次利用i1 Pro3等高精度测量工具对已校正的显示设备进行色彩精准度和色彩均匀性的综合评估。这一步骤不仅确保了校正结果的有效性，还能为用户提供详细的检测报告，展示校正前后的色彩表现差异。通过上述专业的色彩管理和校正流程，专业用户可以确信他们的显示设备在色彩还原和表现上达到了行业标准，有效提升了工作效率和创作质量。这种方法不仅适用于新设备的初次校正，也适合作为定期维护的一部分，以保持设备性能的持续优化。五、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通