vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2022.3(128).64-69vestnovsu-95Research ArticleРадиотехника и связьRadiotechnics and telecommunicationsВлияние флуктуационного шума на процесс компенсации геометрического шума фотоприемника методом двухточечной коррекцииEffect of fluctuation noise on the process of compensation of fiхed pattern noise of the photodetector by the two-point correction methodКорнышевН. П.KornyshevN. P.nikolai.kornishev@novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоRussian Federation20222009202303(128)6469Copyright © Корнышев Н.П., 20232023Корнышев Н.П.Kornyshev N.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/95

Обсуждается аддитивно-мультипликативная модель геометрического шума фотоприемника инфракрасного диапазона и анализируется влияние флуктуационного шума на процесс двухточечной коррекции. Рассматривается метод формирования реальных тестовых изображений, а также метод компьютерного моделирования тестовых эталонных изображений равномерного фона с геометрическим шумом в смеси с флуктуационным. Исследуется раздельное влияние составляющих флуктуационного шума на величину остаточного геометрического шума. Описываются результаты компьютерного моделирования, показывающие возможность возникновения корреляции между флуктуационными составляющими шума, которые учитываются при вычислении коэффициентов компенсации и в процессе самой компенсации, что приводит к изменению характера дисперсии остаточного геометрического шума в изображениях, соответствующих промежуточным значениям средней яркости между опорными точками. Приводятся графики зависимостей и примеры реальных и компьютерных тестовых изображений геометрического шума фотоприемника.

The article discusses an additive-multiplicative model of fiхed pattern noise of an infrared photodetector and analyzes the effect of fluctuation noise on the process of two-point correction. The method of forming real test images is considered, as well as the method of computer simulation of test reference images of a uniform background with fiхed pattern noise mixed with fluctuation. The possibility of studying their separate influence on the amount of residual fiхed pattern noise is shown. The results of computer simulation are presented, showing the possibility of a correlation between the fluctuation components of noise, which are taken into account when calculating compensation coefficients and in the process of compensation itself, which leads to a change in the nature of the dispersion of residual fiхed pattern noise in images corresponding to intermediate values of average brightness between reference points. Dependency graphs and examples of real and computer test images of fiхed pattern noise of the photodetector are given.

геометрический шумфотоприемниккомпьютерное моделированиеfiхed pattern noisephotodetectorcomputer simulationReferencesБычков Б.Н., Кузнецов Н.Н., Тимофеев Б.С. Цифровая коррекция датчиков ТВ-сигнала // Техника кино и телевидения. 1981. №1. С.46–52.Bychkov B.N., Kuznetsov N.N., Timofeev B.S. Tsifrovaya korrektsiya datchikov TV-signala [Digital correction of TV signal sensors]. Tekhnika kino i televideniya, 1981, no. 1, pp. 46–52.Хромов Л.И., Лебедев Н.В., Цыцулин А.К., Куликов А.Н. Твердотельное телевидение. Телевизионные системы с переменными параметрами на ПЗС и микропроцессорах. М.: Радио и связь, 1986. 184 с.Khromov L.I., Lebedev N.V., Tsitsulin A.K., Kulikov A.N. Tverdotel'noye televideniye. Televizionnyye sistemy s peremennymi parametrami na PZS i mikroprotsessorakh [Solid-state television. Television systems with variable parameters on CCD and microprocessors]. Moscow, Radio i svyaz' Publ., 1986. 184 p.Milton A.F., Barone F.R., Kruer M.R. Influence of nonuniformity on infrared focal plane array performance // Optical Engineering. 1985. №24(5). P.855–862. DOI: https://doi.org/10.1117/12.7973588Milton A.F., Barone F.R., Kruer M.R. Influence of nonuni-formity on infrared focal plane array performance. Optical Engineering, 1985, no. 24(5), pp. 855–862. doi: https://doi.org/10.1117/12.7973588Scribner D., Kruer M., Gridley C. Physical limitations to nonuniformity correction in IR focal plane arrays // Proc SPIE. 1987. Vol. 865. P.185–201. DOI: https://doi.org/10.1117/12.943565Scribner D., Kruer M., Gridley C. Physical limitations to nonuniformity correction in IR focal plane arrays. Proc. SPIE, 1987, vol. 865, pp. 185–201. doi: https://doi.org/10.1117/12.943565Chen H.-W., Fontan F., Olson T. A chopper-free measurementbased-parametric-fitting nonuniformity correction system // Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XV. Proc. SPIE. 2004. Vol.5407. P.54–65. DOI: https://doi.org/10.1117/12.541363Chen H.-W., Fontan F., Olson T. A chopper-free measurement-based-parametric-fitting nonuniformity correction system. Infrared Imaging Systems: Design, Analysis, Modeling, and Testing XV. Proc. SPIE, 2004, vol. 5407, pp. 54–65. doi: https://doi.org/10.1117/12.541363Scribner D.A., Kruer M.R., Sarkady K., Gridley J.C. Spatial noise in staring IR focal plane arrays // Proc. SPIE. 1988. Vol.930. P.56–63. DOI: https://doi.org/10.1117/12.946627Scribner D.A., Kruer M.R., Sarkady K., Gridley J.C. Spatial noise in staring IR focal plane arrays. Proc. SPIE, 1988, vol. 930, pp. 56–63. doi: https://doi.org/10.1117/12.946627Сергунов А.А. Методы коррекции неравномерности чувствительности инфракрасных фотоприемников // Известия вузов. Приборостроение. 2009. Т.52. №8. С.38–42.Sergunov A.A. Metody korrektsii neravnomernosti chuvstvitel'nosti infrakrasnykh fotopriyemnikov [Methods of correction of the unevenness of the sensitivity of infrared photodetectors]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie — Journal of Instrument Engineering, 2009, vol. 52, no. 8, pp. 38–42.Борзов С.М., Козик В.И., Потатуркин О.И. Коррекция тепловизионных изображений на основе статистической обработки реальных данных // Известия вузов. Приборостроение. 2009. Т.52. №6. С.11–18.Borzov S.M., Kozik V.I., Potaturkin O.I. Korrektsiya teplovizionnykh izobrazheniy na osnove statisticheskoy obrabotki real'nykh dannykh [Correction of thermal imaging images based on statistical processing of real data]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie — Journal of Instrument Engineering, 2009, vol. 52, no. 6, pp. 11–18.Соляков В.Н., Кортиков М.В. Исследования долговременной стабильности параметров двухточечной коррекции формирователя сигналов изображения на базе МФПУ формата 256×256 элементов // Прикладная физика. 2010. №1. С.58–61.Solyakov V.N., Kortikov M.V. Issledovaniya dolgovremennoy stabil'nosti parametrov dvukhtochechnoy korrektsii formirovatelya signalov izobrazheniya na baze MFPU formata 256×256 elementov [Studies of the long-term stability of the parameters of the two-point correlation of the image signal generator based on the MFPU format 256×256 elements]. Prikladnaya Fizika — Applied Physics, 2010, no. 1, pp. 58–61.Pezoa J.E., Torres S.N., Córdova J.P., Reeves R.A. An enchancement to the constant range method for nonuniformity correction of infrared image sequences // Proc. of 9th Iberoamerican Congress «Progress in pattern recognition, image analysis and applications». 2004. Vol.3287. P.525–532. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-30463-0_66Pezoa J.E., Torres S.N., Córdova J.P., Reeves R.A. An en-chance to the constant range method for nonuniformity correction of infrared image sequences. Proc. of 9th Iberoamerican Congress "Progress in pattern recognition, image analysis and applications", 2004, vol. 3287, pp. 525–532. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-540-30463-0_66Vera E. M., Torres S. N. Fast adaptive non-uniformity correction for infrared focal-plane array detectors // EURASIPJ. on Applied Signal Proc. 2005. Vol.13. P.1994–2004.Vera E.M., Torres S.N. Fast adaptive non-uniformity correction for infrared focal-plane array detectors. EURASIPJ. on Applied Signal Proc., 2005, vol. 13, pp. 1994–2004.Брондз Д.С., Харитонова Е.Н. Коррекция геометрического шума МФПУ с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов передаточных характеристик матрицы полиномом Т-порядка // Журнал радиоэлектроники. 2008. №11. С.1–29.Brondz D.S., Kharitonova E.N. Korrektsiya geometricheskogo shuma MFPU s pomoshch'yu approksimatsii metodom naimen'shikh kvadratov peredatochnykh kharakteristik matritsy polinomom T-poryadka [Correction of geometric noise of MFPU using approximations by the method of least squares of the transfer characteristics of the matrix by a T-order polynomial]. Zhurnal Radioelektroniki — Journal of Radio Electronics, 2008, no. 11, pp. 1–29.Корнышев Н. П., Любимов М. Д., Сенин А. С. Оценка результатов коррекции геометрического шума в высокочувствительном матричном фотоприёмнике ИКдиапазона // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Техника телевидения. 2017. Вып.4. С.3–8.Kornyshev N.P., Lyubimov M.D., Senin A.S. Otsenka rezul'tatov korrektsii geometricheskogo shuma v vysokochuvstvitel'nom matrichnom fotopriyomnike IK-diapazona [Evaluation of the results of geometric noise correction in a highly sensitive matrix photodetector of the IR range]. Voprosy radioelektroniki. Ser.: Tekhnika televideniya, 2017, iss. 4, pp. 3–8.Корнышев Н.П., Любимов М.Д., Сенин А.С. Количественная и качественная оценка геометрического шума матричных фотоприемников // Вестник НовГУ. Сер.: Технические науки. 2017. №7 (105). С.23–26.Kornyshev N.P., Lyubimov M.D., Senin A.S. Kolichestvennaya i kachestvennaya otsenka geometricheskogo shuma matrichnykh fotopriyemnikov [Quantitative and qualitative assessment of geometric noise of matrix photodetectors]. Vestnik NovSU. Iss.: Technical Sciences, 2017, no. 7(105), pp. 23–26.Корнышев Н.П., Любимов М.Д., Сенин А.С., Степанов Ю.В. Количественная оценка временной стабильности геометрического шума охлаждаемого матричного фотоприемника ИК-диапазона // Вестник НовГУ. Сер.: Технические науки. 2018. №1 (107). С.69–73.Kornyshev N.P., Lyubimov M.D., Senin A.S., Stepanov Yu.V. Kolichestvennaya otsenka vremennoy stabil'nosti geometricheskogo shuma okhlazhdayemogo matrichnogo fotopriyemnika IK-diapazona [Quantitative assessment of the temporal stability of geometric noise of a cooled matrix photo receiver of the IR range]. Vestnik NovSU. Iss.: Technical Sciences, 2018, no. 1(107), pp. 69–73.Корнышев Н.П., Лукин К.Г., Сенин А.С. Способ компенсации геометрического шума матричного фотоприемника с учетом времени экспозиции // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Техника телевидения. 2019. Вып.2. С.83–88.Kornyshev N.P., Lukin K.G., Senin A.S. Sposob kompensatsii geometricheskogo shuma matrichnogo fotopriyemnika s uchetom vremeni ekspozitsii [A method for compensating geometric noise of a matrix photodetector taking into account exposure time]. Voprosy radioelektroniki. Ser.: Tekhnika televideniya, 2019, iss. 2, pp. 83–88.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.