在红外偏振成像中,由偏振片引起的冷反射现象较为严重,为了消除冷反射需要进行非均匀性校正,而非均匀性校正将影响偏振参数解算。从偏振参数解算方程出发,分析了冷反射的校正补偿对偏振解算参数的影响。设计了基于线栅式偏振片的偏振探测去冷反射的数据处理流程,提升了偏振参数的计算值与真值的接近程度,比较了基于多次校正获得的和基于单次校正的差分图像获得的偏振图像,获得了较为理想的红外偏振参数图像。

在低照度成像的短波红外相机中, 像元响应存在非线性问题。为了克服传统的神经网络自适应校正方法只能进行线性校正的不足, 提出了一种基于非线性模型的 BP神经网络非均匀性校正算法, 针对单一像元通过隐含层多神经元拟合像元校正曲线, 有效降低拟合误差, 并通过实验验证了算法的合理性。结果表明, 改进算法在图像的局部非均匀性, 粗糙度方面相较于传统算法分别降低了 27%和 28%, 非线性响应像元校正曲线拟合误差降为传统算法的 30%。

针对非制冷红外焦平面阵列（Uncooled Infrared Focal Plane Array，UIRFPA）成像系统中普遍存在的非均匀性较差的问题，本文提出了一种基于探测器工作偏压对其输出影响来进行片上非均匀性校正（Non-uniformity Correction, NUC）的方法——探测器片上偏压逐点NUC 技术。该方法是在探测器每一个像元关键偏压VEB 和VFID 上使用DAC 供电，通过在积分前对每个像元的偏压进行单独的调整来校正其信号输出值。在不影响探测器帧频的情况下，实现了非均匀性从1.9%降低到0.4%，有效改善了探测器原始信号的非均匀性，且具有很好的实时性。

场景非均匀校正和基于本底信息无快门校正等红外图像自适应非均匀性无快门校正算法不需要中断探测过程, 克服了定标类校正算法需要周期性定标的不足, 目前日趋受到重视。相对于场景无快门校正算法, 基于本底信息的自适应无快门校正算法具有复杂度低、易于实现的特点, 正逐步从理论研究走向具体工程应用, 通过硬件系统实现该校正算法具有重要的应用价值。根据自适应无快门校正算法理论特点, 采用基于FPGA构建SOPC系统的方法进行了硬件实现, 主要由校正参数计算、本底采集、校正模型等模块组成。校正参数计算部分根据自适应拉格朗日插值计算和更新校正参数, 本底采集模块用于采集均匀本底信息, 为图像校正提供一系列本底信息, 校正模块完成红外图像的实时非均匀性校正。实验结果表明: 实现的非均匀性无快门校正系统具有占用硬件资源少、延迟短和图像效果好的优点, 能够广泛应用在红外成像系统中, 具有较强的研究价值和现实意义。

针对传统的非均匀校正算法难以校正偏振成像的非均匀问题, 提出了一种新的矩阵校正算法。分析了偏振成像与非偏振成像的非均匀性的不同表现, 阐述了微偏振片阵列成像的非均匀产生机理, 指出了采用非偏振成像非均匀校正方法的失效原因。在构建偏振成像系统对入射偏振光源的响应模型基础上, 提出了矩阵校正法。实验部分给出了矩阵校正法对均匀偏振场本底图像和信息丰富场景图像的校正效果, 定量分析结果表明, 矩阵校正法将均匀本底图像的非均匀性降至校正前的10%左右。

针对热像仪普遍存在的暗角噪声进行了分析，提出了一种基于参考辐射源进行暗角噪声补偿的方法。探讨了传统非均匀性校正方法对暗角噪声进行补偿的优劣性，并提出了一种改进的神经网络校正算法。基于 Retinex理论提出了一种基于单帧图像快速去除暗角噪声的方法，实验结果表明，该算法可以有效去除暗角噪声。

针对红外线列扫描系统所特有的垂直于扫描方向的条状噪声, 本文采用 Tendero所提出的基于中值直方图均衡的校正算法对其进行非均匀性校正。并且在计算中值直方图时, 采用 IQR加权算子来弥补采用高斯加权算子时所导致的过度平滑问题。实验表明, 本算法简单快捷, 易于工程实现, 不仅可避免一般场景法存在的“鬼影”问题, 而且具有较好的图像视觉质量。

高灵敏度热红外成像系统的灵敏度是最重要的指标。经过简单非均匀性校正的红外图像已不能满足高灵敏度场合的需要，需要后续对红外图像条纹噪声进行处理，以提高红外图像的灵敏度水平。为了进一步提高热红外成像系统的应用效果，全面分析了系统的图像噪声模型，提出并实施了一种基于硬件系统的条纹噪声去除方法，通过一套自行研制的制冷型热红外成像系统的实测数据实际验证了提出方法的实际效果，由非均匀性噪声引起的 NETD从 26 mK降到 19 mK。

红外焦平面探测器已经迅速成为红外成像领域的主流器件。针对某些红外跟踪装置模拟器需要 使用诸如 320×256、128×128、64×64 等多种像元数的特殊要求，系统通过利用探测器自定义窗口 工作模式的功能来满足该需求。探测器偏置电压由高精度电压参考源实现，外围电路采用低噪声设计 技术，输入输出的数字信号均进行光电隔离。系统以 FPGA 为核心，实现了探测器基本时序控制、窗 口模式设置、数字视频接口、RS422 接口、模数转换和视频显示等功能，完成了自适应非均匀性校正、 自动盲元剔除、图像增强和灰度拉伸映射等算法，可以同时满足观测和算法验证等多种需求。

随着红外焦平面阵列技术的发展，凝视红外成像系统在很多领域得到了大量的应用，在这些应用中，非均匀性噪声及其校正方法是人们主要关注的一个问题。为了解决这个问题，从凝视红外成像系统非均匀性噪声的来源和频域特性出发，综合考虑了当前几种典型的基于定标和基于场景的非均匀校正算法的优缺点，结合盲元检测和补偿算法，提出了一种联合非均匀校正算法，并进行了实验验证。实验结果表明，该算法能够较好地解决成像系统非均匀性噪声随时间和工作环境漂移的问题，又能够保持较高的精度和收敛速度，具有较大的工程应用价值。