色谱工作站校正方法

现有国产非制冷红外探测器多采用挡板校正进行非均匀性校正，影响了红外探测器的观测效果与目标搜跟。近期，湖北久之洋红外系统股份有限公司的科研团队在《光学与光电技术》期刊上发表了以“国产非制冷红外探测器新型场景校正方法”为主题的文章。该文章第一作者为刘品伟，主要从事红外技术方面的研究工作。本文提出了基于国产非制冷红外探测器的新型场景校正方法。该方法包含两部分：第一部分是基于高频非均匀性的场景校正；第二部分是基于低频非均匀性的场景校正。通过对不同频域非均匀性分别进行处理来去除探测器响应的非均匀性。国产非制冷红外探测器非均匀性分析国产非制冷红外探测器工作过程中，探测器的状态参数会产生缓变，从而导致图像非均匀性的变化。图1所示是以黑体为目标的具有较强非均匀性的非制冷红外图像。图1 具有较强非均匀性的非制冷红外图像非均匀性包括低频非均匀性与高频非均匀性两部分。低频非均匀性表现为全局灰度分布不均匀，在图像中表现为平缓的明暗变化，如图像四周与中心灰度值差别大，如图2所示。低频非均匀性主要是由探测器及镜头不同位置温度变化不均匀引起的。高频非均匀性表现为局部区域灰度值剧烈变化，在图像中表现为亮暗点或条纹。高频非均匀性主要是探测器的响应不均匀引起的，如图3所示。图2 低频非均匀性的三维显示图3 9×9邻域内高频非均匀性的三维显示传统的场景校正方式很少涉及对低频非均匀性的消除，而对高频非均匀性的消除容易产生“鬼影“等副作用，同时消除低频与高频非均匀性才能真正提高图像质量。因此，本文将针对高频与低频非均匀性，采用不同的场景校正方法处理。基于高频非均匀性的场景校正国产非制冷红外探测器在工作过程中，随着探测器整体温度的变化，由于探测器响应的不均匀性，会出现较强的高频非均匀性，具体在图像上表现为散粒及细条纹，如图4所示。图4 高频非均匀性的不同类型目前常用的场景校正算法有恒定统计法、时域高通滤波法、神经网络校正算法、基于图像配准的校正算法等。这些算法能够在一定程度上根据场景的信息自适应地补偿热像仪的增益和偏置的漂移，但是在实际使用过程中，这类算法存在各种各样的使用限制条件。以传统的神经网络场景校正算法为例，该算法要求场景信息不断变化，否则会造成图像退化或者模糊，并且如果图像中存在较强边缘信息，该算法容易导致图像出现“鬼影”现象，严重影响图像质量。对此，提出了一种基于神经网络的新型场景校正算法来消除图像退化和“鬼影”现象。首先分析图像退化与“鬼影”现象产生的原因。当原始图像中存在较强的边缘信息时，低通滤波会使边缘信息产生损失，预测图像会产生模糊失真现象。若场景保持静止不动，随着场景校正参数的不断更新，图像就会逐渐退化失真；若场景长期静止后开始运动，图像就会包含静止图像中损失的边缘信息，也就是“鬼影”现象，如图5所示。图5 传统场景校正算法产生的“鬼影”现象为了解决传统场景校正算法存在的问题，提出了一种基于中值滤波=2。同时采用时空联合阈值作为校正判断条件，选择更新系数与校正区域。时空联合阈值分为两个阈值条件：时域连续运动条件与空域邻域均匀性条件。针对高频非均匀性的场景校正算法流程图如图6所示。的自适应场景校正算法。由于高频非均匀性中包含大量的散粒非均匀性，同时为了更好地保留图像的边缘信息，该算法采用中值滤波作为滤波器，中值滤波半径r。图6 高频非均匀性场景校正算法流程图分别用此算法与传统神经网络场景校正算法对原始图像进行处理，比较两种算法是否具有“鬼影”现象。将热像仪静止工作500帧后，观察两种方法处理后的运动图像。可以看到，该算法基本没有“鬼影”现象，而传统算法“鬼影”现象严重。因此，该算法能够有效地抑制“鬼影”现象。图7 本文方法与传统神经网络“鬼影”现象比较基于低频非均匀性的场景校正高频非均匀性去除后，图像仍残留有大量的低频非均匀性。低频非均匀性在非制冷探测器开始工作时较弱，随着探测器及镜头温度的变化，图像的低频非均匀性会逐渐增加，在图像上表现为四角与中心灰度值差别较大。如图8所示，可以看到，图像灰度分布不均匀，四周有明显的光圈，影响图像观感与图像质量。图8 低频非均匀性对图像的影响这里提出了一种基于时空联合低频滤波的场景校正方法，通过在时域和空域同时进行低通滤波，分离出图像的固定低频非均匀性并进行去除。由于探测器输出图像的低频非均匀性在短时间内位置保持不变，当图像产生运动时，可以通过时域低频滤波对低频非均匀性进行分离去除，因此首先需要判断场景是否处于运动中。这里仍采用上节提到的连续运动条件来判断场景是否处于连续运动中。当场景处于连续运动时，采用基于自适应时间常数的时域低频滤波来筛选图像的低频信息。时域滤波结果包含低频非均匀性与部分边缘细节信息，因此还需要对在空域上进行低通滤波，以消除存在的边缘信息细节，达到获取低频非均匀性的目的。采用均值滤波进行空域的低通滤波。为了验证此场景校正算法的效果，对仅处理高频非均匀性的图像与高频低频非均匀性均处理的图像进行比较，如图9所示。可以看到，此算法对低频非均匀性有良好的处理效果，能够有效地减少图像四周与中央灰度差异较大的问题。图9 运动200帧后是否处理低频非均匀性图像对比为进一步验证此场景校正算法的效果，使用两台相同规格的红外机芯，第一台仅对高频非均匀性进行处理，第二台对高频低频非均匀性都进行处理，均在运动条件下连续工作1 h后，对同一温度黑体成像，计算其图像非均匀性。结果表明，仅处理高频非均匀性的图像非均匀性为2.3%，而对高频低频非均匀性都进行处理的图像非均匀性为0.5%，该算法有利于提高输出图像的均匀性。算法总体流程及效果图本文算法首先通过连续运动条件判断场景是否处于连续运动中，若处于运动过程则分别更新高频与低频非均匀性处理模块校正参数，然后进行非均匀性校正；否则直接进行非均匀性校正，整体流程如图10所示，最终效果如图11所示。图10 本文算法流程图图11 最终校正输出结果结论本文提出了一种基于非制冷红外探测器的新型场景校正方法。首先通过改进的神经网络场景校正方法滤除高频非均匀性，在此基础上通过时空联合的低频滤波去除低频非均匀性，得到最终校正结果。该方法具有良好的校正效果，并且能够有效地抑制“鬼影”现象，有利于非制冷红外探测器的推广应用。

色谱工作站是一种辅助色谱仪器采样、收集色谱检测器当中的电压信号数据分析处理的工作站辅助软件，在实验室中经常会用到，也就会伴随很多问题的出现，下面就和大家分享几个色谱工作站常见问题的处理方法：1、电源的要求对色谱工作站提供电源支持的电网系统要求持续稳定；在工厂里要避免跟大功率动力电系统同源同线；此外在工作站电源前最好安装稳压电源。2、接地色谱检测器、电脑主机都要求接地，切不可以把接地线连到自来水管或其他下水的铁管了事。3、色谱工作站没有信号⑴、确认电源是否损坏，如果电源灯不亮，则电源有可能已经损坏⑵、如果电源灯亮，则可以把工作站安装到另外一台电脑上，在不连接到色谱仪器的情况下，判断色谱工作站是否有信号，如果没有信号，这可能是工作站硬件已经损坏。此情况可以把工作站硬件返回厂家维修。⑶、如果在另外电脑上色谱工作站是有信号的话，那么这可能是安装工作站的电脑的串口已经损坏，建议换到另一个串口或者更换一台新电脑来安装色谱工作站。4、工作站软件不稳定建议首先查杀病毒，如果问题还不能解决的话，则只能重新安装操作系统(最好是正版的操作系统)5、使用注意事项安装了色谱工作站的电脑尽量不要用来上网，也不要随便使用其他未经杀毒的软盘或者光盘，以防病毒的交叉感染。6、校正过程中出现提示某些峰的面积或者浓度为零检查组份表中所有组份峰的浓度是否已经全部设置完成，时间间隔设置是否合适，因为时间间隔设置的太大，则可能误判其他峰为组份峰，太小的话，则不够把所有浓度的组份峰完全的识别出来。总之时间间隔设置要恰到好处，不能太大也不能太小。

色谱工作站是一种辅助气相色谱仪采样、收集色谱检测器当中的电压信号数据分析处理的工作站辅助软件，是将一台通用的电脑从硬件上和软件上进行扩充，使其具有处理色谱仪信号数据的功能。色谱工作站简单来说，是由硬件和软件组成的。硬件是指信号采集器，又称模/数(A/D)转换器，将色谱仪检测器输出的模拟信号(即电平信号)转变为电脑能够接收的一个个数字信号，起着电脑与色谱仪之间的桥梁作用。如果色谱仪本身就能够输出数字信号，则这样的硬件也就不需要了。但一般能够直接输出数字信号的仪器也都同时保留有Analog口输出模拟信号，以便配套自带模/数转换器的工作站软件。软件是指接收由硬件传送来的色谱信号采样数据，并实现谱图显示、峰检测和基线校正、定量计算、打印报告等功能的电脑程序。众所周知，色谱是一种非常精密的分析仪器，测量范围从常量到微量，甚至达到痕量，跨越6-7个数量级，与之相适应的工作站应当达到更高于仪器的水平，才能客观真实地反映分析结果。信号采集器同色谱仪本身一样也有重现性、线性度等指标。而诸多的实践证明：一台劣质的色谱工作站在做数据处理时，由于本身的性能与仪器分析要求不匹配反而帮了倒忙。所以，色谱工作站的选型工作不容小视。且需要注意使用时的常见问题。1、电源的要求。工作站要求提供的电源电网系统持续稳定 在工厂里要避免跟大功率动力电系统同源同线 此外在工作站电源前安装稳压电源。2、接地。气相色谱仪检测器、电脑主机都要求接地，切不可以把接地线连到自来水管或其他下水的铁管了事。3、工作站软件不稳定。建议先查杀病毒，如果问题还不能解决的话，则只能重新安装操作系统。4、使用注意事项。安装了色谱工作站的电脑尽量不要用来上网，也不要随便使用其他未经杀毒的软盘或者光盘，以防病毒的交叉感染。5、校正过程中出现提示某些峰的面积或者浓度为零。检查组份表中*组份峰的浓度是否已经全部设置完成，时间间隔设置是否*，因为时间间隔设置的太大，则可能误判其他峰为组份峰，太小的话，则不够把*浓度的组份峰*的识别出来。总之时间间隔设置要恰到好处，不能太大也不能太小。6、色谱工作站没有信号⑴确认电源是否损坏，如果电源灯不亮，则电源有可能已经损坏。⑵如果电源灯亮，则可以把工作站安装到另外一台电脑上，在不连接到色谱仪器的情况下，判断色谱工作站是否有信号，如果没有信号，这可能是工作站硬件已经损坏。此情况可以把工作站硬件返回厂家维修。⑶如果在另外电脑上色谱工作站是有信号的话，那么这可能是安装工作站的电脑的串口已经损坏，建议换到另一个串口或者更换一台新电脑来安装色谱工作站。以上是关于色谱工作站的一些相关内容，希望给大家一些参考和帮助，如果选型或者操作不当，对于实验数据反而帮了倒忙。