Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stanowisko pomiarowe do wyznaczania współczynników korekcji niejednorodności detektorów matrycy mikrobolometrycznej

Kastek M., Bareła J., Firmanty K., Krupiński M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

958--961

PL

Korekcja niejednorodności kamer detektorów matryc mikrobolometrycznych to problem z którym borykają się konstruktorzy współczesnych kamer termowizyjnych. Stanowisko pomiarowe oparte na zintegrowanym dwupowierzchniowym ciele doskonale czarnym pozwala na wyznaczanie współczynników korekcji niejednorodności. Przedstawiona konstrukcja oraz wyniki badań ciała doskonale czarnego pozwoliły na uzyskanie wyników jednorodności rozkładu temperatury na jego powierzchni na poziomie ±0.0110.015ºC. Przeprowadzone pomiary współczynników niejednorodności detektorów matrycy mikrobolometrycznej potwierdzają poprawność koncepcji działania stanowiska pomiarowego.

EN

Modern microbolometer array detectors commonly used to sense infrared radiation in 8 - 12 µm range exhibit a non-uniform response of particular array pixels for the same incident power. As a result of this non-uniformity an image degradation called the fixed pattern noise (FPN) occurs. It introduces an additional error component in the thermal representation of the observed scene, thus worsening the performance of an IR camera. In order to compensate this non-uniformity, several correction methods can be employed. Those methods usually base on laboratory measurements on specialized test stands, in which precise blackbody radiation sources are key metrological elements. The presented dual emitter blackbody set meets the high requirements of a standard blackbody for metrological applications. The design of emitters and the applied method of temperature stabilization ensure high uniformity and stability of the temperature distribution over the entire blackbody surface, which was positively verified during laboratory measurements. As a result, the presented blackbody can be used to perform non-uniformity correction of microbolometer focal plane arrays.

2

Metrologiczna kamera termowizyjna z detektorem mikrobolometrycznym VOx

Strąkowski R., Strąkowska M., Więcek B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1104-1107

PL

W artykule opisano budowę kamery termowizyjnej zaprojektowanej i wykonanej w Instytucie Elektroniki Politechniki Łódzkiej. Opisano blokowy schemat układu elektronicznego współczesnej kamery termowizyjnej. Omówiono proces akwizycji i korekcji obrazu termowizyjnego podczas jego transmisji na całej długości toru transmisyjnego kamery, od detektora do komputera. Przedstawiono operacje wykonywane na sygnale analogowym w układzie odczytu detektora oraz metody cyfrowej korekcji termogramu w czasie rzeczywistym zaimplementowane w procesorze sygnałowym.

EN

In this paper construction of a new thermovision camera together with its parameters are presented. The camera was designed and realized in the Institute of Electronics at Technical University of Lodz. At first, the block diagram of a modern infrared camera was analyzed. It was divided into two parts: detectors and control-processing sections. First section, apart from VOx detector, contained also analog power suppliers, a focal plane array temperature stabilization circuit and a digital to analog converter. The second section consisted of a digital signal processor, SRAM and nonvolatile memories, a programmable logic device and the Ethernet interface for image transmission. The overall logic was implemented in a CPLD device for controlling the VOx detector. The image acquisition and correction processes along the whole transmission path are presented. Real time non-uniformity and bad pixel corrections performed by a powerful digital signal processor are described. Finally, the calibration process existing for every metrological camera and conclusions are given.

3

Metoda korekcji czułości matrycowych detektorów podczerwieni

Orżanowski T., Sosnowski T., Madura H.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1108-1111

PL

W artykule przedstawiono metodę korekcji czułości matrycowych detektorów podczerwieni, która nie wymaga pamiętania pełnej tablicy współczynników korekcyjnych. Wartości współczynników korekcji czułości dla każdej kolumny detektorów IR w matrycy są aproksymowane wielomianem n-tego stopnia w funkcji numeru wiersza. Pozwala to na zmniejszenie wymagań dla systemu cyfrowego przetwarzania sygnału z matrycy, ponieważ w pamięci są przechowywane tylko współczynniki wielomianów dla poszczególnych kolumn matrycy zamiast współczynniki korekcyjne dla wszystkich detektorów. Opracowana metoda jest tylko nieznacznie gorsza od metody dwupunktowej używającej kompletnych tablic współczynników korekcyjnych.

EN

In this paper a nonuniformity correction (NUC) method for infrared focal plane array (IRFPA) response that uses a reduced table of correction coefficients is presented. In this method the gain correction coefficients of infrared detectors in array are estimated by means of the approximation polynomials (Eq. 1) of the row number for the each detector column in the array. It allows reducing significantly hardware requirements for the IRFPA output readout system because the system has to store in a memory just the poly-nomial coefficients for particular columns instead of the correction coefficients for all detectors in the array. The polynomial coefficients are assigned by the least mean square method using the set of true gain coefficients which are obtained, as in the two-point correction procedure, by means of infrared blackbodies (Fig. 2). After that the gain coefficients estimated by these polynomials can be used in the standard NUC algorithm to compensate a detector response nonuniformity. The real-time processing of a detector response is possible especially when the field-programmable gate array devices are applied to the IRFPA readout system. The proposed NUC method is just a bit worse than the two-point correction with the full table of the gain correction coefficients (Fig. 4).

4

Ocena skuteczności kalibracyjnych metod korekcji niejednorodności w zastosowaniu do matrycy detektorów mikrobolometrycznych

Orżanowski T.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 4

177-186

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań metod korekcji niejednorodności odpowiedzi matrycy detektorów podczerwieni (IR), w których współczynniki korekcyjne wyznacza się na podstawie odpowiedzi matrycy na jednorodne promieniowanie IR ciała czarnego. Badania prowadzone były przy użyciu matrycy mikrobolometrycznej wykonanej w technologii krzemu amorficznego oraz systemu i cyfrowego przetwarzania sygnału z matrycy, zaprojektowanego w układzie programowalnym FPGA. Jako źródeł promieniowania IR użyto powierzchniowych ciał czarnych wykonanych w Instytucie Optoelektroniki WAT. Testowane były algorytmy korekcji niejednorodności z liniową oraz nieliniową aproksymacją charakterystyk detektorów IR w matrycy. Przedstawiono również modyfikację algorytmu korekcji dwupunktowej, w którym do kompensacji niejednorodności odpowiedzi detektorów bolometrycznych użyto zewnętrznej przesłony na obiektyw.

EN

In this paper, the nonuniformity correction (NUC) methods for an uncooled infrared focal plane array (IRFPA) that use the detectors response on an uniform radiance of infrared reference to calculate the suitable NUC coefficients are evaluated. Tests were carried on an amorphous silicon microbolometer IRFPA by using a digital system implemented on a field-programmable gate array (FPGA) device to readout the IRFPA output. As the infrared references, extended surface blackbodies developed at the Institute of Optoelectronics, MUT were applied to tests. The NUC algorithms with linear and nonlinear approximations of the IR detector characteristics were examined. Moreover, the modified two-point nonuniformity correction method which uses an external shutter of the lens to compensate an influence of a camera housing temperature change on the microbolometers response is also presented.

5

Test and evaluation of reference-based nonuniformity correction methods for microbolometer infrared detectors

Orżanowski T., Madura H.

Opto-Electronics Review

|

2010

|

Vol. 18, No. 1

91-94

EN

In the paper, reference-based nonuniformity correction methods for microbolometer infrared detectors are discussed and tested. In order to evaluate their effectiveness, a complete readout circuit for amorphous silicon microbolometer focal plane array has been designed. The tests were carried out on a developed stand including several extended blackbodies. Some modification of standard two-point correction algorithm incorporating detectors response at external shutter to compensate offset drift is also proposed. The obtained results are presented.

6

Implementacja algorytmu korekcji niejednorodności odpowiedzi matrycy mikrobolometrycznej w układzie programowalnym

Orżanowski T., Sosnowski T., Kastek M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 8

526-528

PL

W artykule jest przedstawiony algorytm korekcji niejednorodności odpowiedzi matrycy mikrobolometrycznej oraz jego implementacja w układzie programowalnym FPGA. Algorytm NUC (nonuniformity correction) łączy właściwości korekcji jednopunktowej i korekcji dwupunktowej, które są stosowane do kompensacji niejednorodności odpowiedzi matrycy detektorów podczerwieni. Podstawowa różnica między zaproponowanym algorytmem NUC a standardowym algorytmem korekcji dwupunktowej jest w sposobie wyznaczania współczynników korekcji przesunięć charakterystyk poszczególnych mikrobolometrów w matrycy. Pozwala to zredukować liczbę operacji matematycznych wykonywanych sprzętowo podczas korekcji do jednego mnożenia i dwóch operacji dodawania. Wszystkie moduły cyfrowe użyte do przetwarzania sygnału wyjściowego z matrycy, zbierania danych i wyświetlania obrazu zostały zaprojektowane za pomocą zestawu laboratoryjego Altera DSP Development Kit Stratix II Edition. Zaproponowany algorytm NUC był testowany z matrycą mikrobolometryczną 384´288 pikseli o rozmiarze detektora 35 žm firmy ULIS (Francja). Podczas badań uzyskano niejednorodność odpowiedzi matrycy mikrobolometrycznej po korekcji NUC poniżej 0,16 % (std dev/mean) dla zakresu temperatury ciała czarnego od 20 °C do 50 °C i zmiany temperatury otoczenia š2.5 °C. Niejednorodność odpowiedzi matrycy bez korekcji wynosiła 8,1 %.

EN

A nonuniformity correction (NUC) algorithm for microbolometer infrared focal plane array (FPA) and its implementation on a field programmable gate array (FPGA) device are presented. The NUC algorithm integrates features of the one-point correction and the two-point correction (TPC) to compensate FPA response nonuniformity. The main difference between the proposed NUC algorithm and the standard TPC is in the way of offset coefficients evaluation for individual microbolometers in FPA. It allows reducing the number of mathematical operations performed by hardware to one multiplication and two additions. All digital modules for processing of FPA output, data collection, and image displaying have been designed by the use of the Altera DSP Development Kit Stratix II Edition. The proposed NUC algorithm was tested with the ULIS 384´288 microbolometer FPA with 35žm pixel-pitch. During tests the microbolometer FPA response nonuniformity (RNU) after correction was obtained under 0.16% (std dev/mean) at the blackbody temperature range from 20°C to 50°C and the ambient temperature change of š2.5°C. The RNU value was equaled 8.1% without any correction.

7

Badania niejednorodności odpowiedzi matrycy mikrobolometrycznej w kamerze termowizyjnej

Orżanowski T., Madura H., Sosnowski T., Bieszczad G.

Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2008

|

nr 2

7-10

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki badań niejednorodności odpowiedzi matrycy mikrobolometrycznej zastosowanej w modelu kamery termowizyjnej. Kompensacja niejednorodności odpowiedzi była realizowana według standardowego algorytmu korekcji dwupunktowej. Badania prowadzono na specjalnie wykonanym do tego celu stanowisku laboratoryjnym z dwoma powierzchniowymi ciałami czarnymi i układem kolimatora. Opisane są również budowa i właściwości detektora bolometrycznego oraz działanie scalonego układu odczytu w matrycy mikrobolometrycznej.

EN

The paper presents test results of response nonuniformity of microbolometer focal plane array used in thermal camera model. A response nonuniformity compensation was performed according to the standard two-point correction algorithm. The investigations were carried out by means of the developed test stand containing two extended blackbodies and collimator system. The bolometer structure, detector performance, and the operation of a readout integrated circuit in microbolometer focal plane array are also described.

8

Implementacja algorytmów korekcji niejednorodności matryc detektorów mikrobolometrycznych w układzie FPGA

Orżanowski T., Sosnowski T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 11

8-11

PL

W artykule przedstawiono realizację sprzętową algorytmów korekcji niejednorodności odpowiedzi detektorów w matrycach mikrobolometrycznych. Opisano dwie podstawowe metody kalibracyjne: jednopunktową (OPC) i dwupunktową (TPC). Na podstawie danych pomiarowych matrycy mikrobolometrycznej firmy ULIS wyznaczono współczynniki korekcyjne oraz odpowiedź matrycy zawierającą stały wzorzec szumu (FPN). Do wykonania sprzętowej korekcji niejednorodności użyto zestawu uruchomieniowego DSP Development Kit Stratix II Edition (Altera). W wyniku implementacji algorytmu TPC uzyskano maksymalną wartość niejednorodności resztkowej (RNU) 0,15 % w zakresie temperatury od 273 K do 343 K. W przypadku korekcji jednopunktowej maksymalna wartość RNU była ponad 3 razy większa dla tego samego zakresu temperatury.

EN

In this paper the hardware implementation of response nonuniformity correction (NUC) algorithms of microbolometer focal plane arrays (FPAs) is presented. Two basic calibration methods: one-point correction (OPC) and two-point correction (TPC) are described. The NUC coefficients and FPA response containing fixed pattern noise have been evaluated on the basis of measurement data of the ULIS microbolometer FPA. The DSP Development Kit Stratix II Edition (Altera) has been used to perform the hardware NUC. As a result of TPC algorithm implementation, we have obtained the residual nonuniformity (RNU) of 0.15 % (max.) in temperature range from 273 K to 343 K. In case of OPC implementation the RNU maximum value was over three times higher at the same temperature range.