基于无挡片技术的红外图像非均匀性校正研究(2)
红外成像系统最早可追溯到上世纪40年代，根据发展和预测的情况，大致可以将红外热像仪分为三代：
(1)第一代热像仪采用扫描方式运行，依靠机械结构带动光学镜头，对探测目标逐点逐行扫描，因此无需太多数量的探测单元，为保证正常工作，探测器必须始终文持在低温的状态，也被称为光机扫描型热像仪。
(2)第二代热像仪用凝视取代了扫描的方式，直接将二文m×n像元的焦平面阵列(Focus Plane Array)作为探测器来使用，通过数目庞大的探测像元同时积分代替扫描，集成了信号读出电路(Read Out Integrated Circuit) [1]。
(3)在第二代的基础上，发展出了第三代灵巧型的阵列，像元数目更多，响应率有了显著的提高，集成的信号处理电路更加强大。
二战期间，德国科学家初步探索了红外理论实现的可行性，以红外变像管为核心探测器研制出了最早应用于军事领域的夜视仪，存在必须以主动方式工作运行的缺点。以此为基础，二战后，美国德州仪器公司（TI）于1964年设计并研制了红外寻视系统[2]（FLIR），即第一代红外热成像系统。它是利用机械结构的转动带动光路系统来扫描景物目标，得到辐射分布，探测器（阵列）根据接收到的两文辐射，通过光电转换及处理电路形成图像、视频信号，从而达到显示的目的。
此后不久，瑞典AGA公司对红外寻视系统进行了改进，研制开发出具有测温能力的成像系统，这种新一代的红外成像系统称为热像仪[3]。
到了90年代中期，美国FSI公司发明了民用的商品化热像仪，采用焦平面阵列，无需低温，取消了复杂的机械结构，是一种凝视的成像系统，重量轻，携带方便，操作使用简单。
目前各国正在大力发展以大面阵、高分辨率、智能化为主要特点的新一代红外热成像系统，能够实现快速处理，力求实现单片探测多波段信号的功能。
近年来，伴随着科技的进步与投入的增加，我国在红外热成像领域取得了长足的发展与进步，目前国内已有大量科研单位从事红外技术产品的研制、生产和经营。红外产品在军事和消防、电力、建筑等民用领域有着广阔的市场和应用前景，许多研究所和企事业单位已成为国内红外产业的主力军，初步实现了替代进口的产业目标。
但是，我们也应该清醒地意识到核心部件热探测器主要依赖进口，核心技术仍然掌握在其他国家手里，存在着技术攻关难、核心部件受限、产业化进程慢等问题，因此还需要我国科研工作者继续努力，突破外国的技术封锁。
1.2 红外焦平面阵列非均匀性现象
红外焦平面阵列的发明是热成像技术发展上的一个里程碑，阵列是由数量巨大的阵列元构成的，整个结构高度紧凑，使用起来极为便捷、稳定、可靠。
但是，因为所有的探测器像元和几乎所有的传输电路都被一起做在同一片衬底上，所以要求探测器的空间均匀性必须达到很高的水平。在实际中，由于制作工艺的限制和众多无法控制的因素，每个像元的响应率和直流偏置无法保证相同。这种响应和偏置的不均匀分布，导致即便是在均匀辐射的情况下，阵列输出的图像也无法达到一致，具体表现在图像上出现分布不均的亮点或条纹的现象。把探测器中每个探测单元辐射响应的大小随着空间位置的变化而变化的现象[4]，称为红外焦平面阵列的非均匀性（NU）。这种现象大大影响了热成像系统探测目标的灵敏度以及输出图像的性能，限制其在军事上的应用范围和民用上的实用性[5]。为了提高其实用性，获得高质量的图像，采用合适的手段和途径消除非均匀性影响是非常必要的。传统解决该问题的方法是在探测器前增加一个挡片，用遮挡获取一帧背景的方式实现非均匀校正，这无疑在很大程度上增加了系统的复杂程度，降低了可靠性，因此，研究在不使用挡片的情况下实现非均匀校正有一定的研究价值。
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