IRFPA红外焦平面阵列探测器响应特性研究(2)
红外焦平面阵列是位于红外光学探测系统的焦平面上，可使被探测物体与每一个探测元相对应的多元平面阵列红外探测器件，应用前景非常广阔。
1.3 红外焦平面阵列技术原理
红外焦平面阵列探测器的焦平面上排列着许多感光元件阵列，从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像[1]。
1.4 红外焦平面阵列探测器研究内容
IRFPA探测器作为红外热成像技术发展的主流方向，已经应用于诸多领域，所以提高成像质量就变成了现在研究的主要目标。IRFPA探测元的灵敏性很好，能够探测到很快的可变帧速率，所以IRFPA探测器各探测元的性能对整个探测器的性能有非常大的影响，进而影响到成像质量，而要改善探测元性能，必须研究其响应特性。红外探测器响应特性包括[1]像元响应电压、像元响应率、探测器噪声电压、空间噪声电压、探测率、噪声等效温差、噪声等效功率、非均匀性、盲元等。本文研究了其中的像元响应电压、像元响应率、非均匀性、盲元、空间噪声电压。
像元响应电压由性能参数测试平台直接测出。像元响应率的测量实际上就是像元响应电压的测量。非均匀性的产生是由于制造工艺和环境温度的影响，导致每个探测元采集到的入射能量以及产生的输出信号并非完全一致，从制造工艺而言，通过提高IRFPA器件质量来降低非均匀性不仅耗资巨大而且难度很高，所以通过研究IRPFA探测器的非均匀性来设计算法校正输出信号是十分可行的。盲元是探测器中电压响应异常的探测元，分为死像元和过热像元，需要通过算法检测出来并进行校正。空间噪声电压其实就是电信号在时序读出时，由于非均匀性引起的随时间涨落的不同形成的噪声。
本次研究所用数据是先在环境温度不变的情况下，测量采集IRFPA探测器探测不同辐射温度的黑体，得到的吹冰组像元响应电压数据。再在改变环境温度的情况下，测量采集IRFPA探测器探测相同黑体辐射温度的黑体，得到四组像元响应电压数据。
2 红外焦平面阵列数据的采集
红外焦平面阵列系统的研究非常看重性能数据，而传统的测量工具或仪器是无法准确测量红外焦平面阵列性能数据的，若特地开发IRFPA数据测试工具，不仅开发周期长，而且费用较高，所以可以利用PC编程以及外接硬件来实现IRFPA探测器的数据采集。
2.1 红外焦平面阵列数据采集原理
利用红外焦平面阵列性能参数测试平台可以快速准确地采集数据。红外焦平面阵列性能参数测试平台的硬件由[2]高性能PC、高速数据采集卡、高级接口、面源黑体辐射源、靶标、红外光学镜头、红外焦平面阵列探测器和探测器读出驱动电路组成，以上硬件配合LABVIEW及MATLAB编程软件,可实现红外焦平面阵列的数据采集、参数测试及数据的统计分析,获取红外焦平面阵列器件的主要性能参数，针对不同红外焦平面阵列器件参数进行统计分析得到其数据统计特征，进行盲点检测、非均匀性校正系数测试计算及各种图像处理算法的仿真和优化，对于不同规模的红外焦平面阵列探测器,只需要在测试系统程序前面板中的参数设定控制面板,改变相应参数即可,使用起来灵活方便,通用性强。
2.2 红外焦平面阵列数据采集过程
利用IRFPA性能参数测试平台，编写程序，构建硬件连接，保持环境温度不变，采集320×240 IRFPA探测元探测不同温度的黑体时的响应电压，每个温度黑体采集50帧以上响应数据取平均值。