中波碲镉汞探测器是最常用的高性能制冷型红外焦平面探测器,在多个领域均有广泛应用。中波碲镉汞探测器在实际使用中有一类独立的像元,其电平值比周边像元略低一些,但不满足国标中的盲元判定标准,会影响在光电系统上的使用(称为次级盲元)。依靠人眼判断此类像元不仅耗费大量时间,而且不同人对次级盲元的判断标准不一。针对上述次级盲元不易判断的难题,通过分析人眼对次级盲元的判断过程,使用计算机模拟人的判断,量化了次级盲元的判断标准,并实现了自动识别和统计功能。与原有的人眼判断方式相比,该方法极大地提升了识别的准确度和效率。

武汉高德红外股份有限公司成功研制了像元尺寸为12 m×12 m的1280×1024大面阵碲镉汞中波红外焦平面探测器。在优化提升材料性能的基础上，突破了小像元钝化开孔、高密度小尺寸铟柱制备以及高精度大面阵倒焊等关键技术，成功制备出了1280×1024@12 m碲镉汞中波红外焦平面芯片及组件。其盲元率小于0.5%，响应率非均匀性小于5%。F2探测器的平均噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为15 mK，平均峰值探测率为6×1011 cm·Hz1/2·W-1。F4探测器的平均NETD为18.5 mK，平均峰值探测率为1.2×1012 cm·Hz1/2·W-1。另外还提出了一种不稳定像元测试方法，即通过分析两点校正后的成像数据，并利用模块中值和空域噪声的比较，完成对红外图像中不稳定像元的检测和校正。结果表明，校正后的红外成像画质良好，在120 K时器件性能无明显降低。

由材料、工艺等因素引起的盲元是衡量红外探测器光电性能的重要指标之一。以某线列扫描型碲镉汞红外探测器为研究对象,采用多种盲元检测方法分析了该探测器的盲元类型,并将分析结果作为精准确定盲元数量及位置的依据。通过对发现的盲元进行替换,得到了质量较好的图像。

红外热像仪焦平面由于材料、工艺、以及使用环境等原因不可避免地会存在坏元。首先在分析坏元红外图像特征的基础上, 使用实际采集的红外图像, 以5×5大小的窗口对所有焦平面像元进行逐一检测; 其次通过分别计算像元基于灰度水平和基于灰度方向变化率的坏元隶属度, 得到了坏元检测判据; 最后以实例检测验证了该方法的有效性。

针对红外焦平面阵列探测器成像存在盲元的问题,从工程应用角度出发,提出了一种易于在硬件上实现的盲元检测与补偿方法。对红外图像建立直方图模型,模拟高斯正态分布,利用“3σ判断准则”进行盲元检测;通过对图像合理分块,保证了盲元检测算法的快速性和鲁棒性。最后,结合红外图像边缘信息,提出了一种可靠的盲元补偿方法,可有效解决盲元在图像边缘补偿不稳定的问题。仿真结果表明,该方法可以有效地处理盲元,明显提高了红外成像的视觉效果。

红外焦平面器件广泛应用于**安全、空间探测、环境监测、工业控制等各个领域, 但是由于量少价高的特点, 可靠性成为其技术发展的主要瓶颈之一。盲元是红外焦平面的失效像元, 是对器件工作特性的反映, 因此, 可以用作可靠性评价和失效分析手段的重要参数。以出厂时间为界, 将盲元分为初始盲元和使用盲元, 并分析了其类型、性质、数量、位置及分布等方面的特征。根据红外焦平面器件结构特点, 从探测器、互联铟柱和读出电路三个方面分析了盲元形成原因, 全面探讨了盲元分析在研究器件损伤应力、失效位置、损伤机理上的应用, 以及准确评价器件性能和提高盲元剔除精度的可行性, 为器件结构的优化和工艺的改进提供了支撑。

红外焦平面阵列(IRFPA)的盲元既包括因材料与制造工艺的缺陷而导致的固定盲元，也包括因环境温度的漂移而出现的随机盲元。基于场景的盲元检测与补偿算法是去除这两种盲元，提高IRFPA成像质量的有效手段。针对目前滤波类场景检测算法无法有效区分弱小点目标和随机盲元的缺陷，重点研究了随机盲元的响应特性和噪声特性，并提出了一种基于模糊中值与时域累积的盲元自适应检测与补偿算法。首先利用模糊中值滤波器从场景中提取出潜在的盲元，并通过多帧累积确定固定盲元和随机盲元的正确分布，最后对盲元进行实时补偿。实验结果证明：该算法可以有效地实现对盲元的校正，同时避免对弱小点目标的误判别。

红外焦平面阵列器件因为制造材料、工艺的影响, 难免存在坏元问题, 降低了红外图像的质量, 影响检测系统的检测概率和虚警率。描述了坏元的特性, 分析了其产生机理, 利用其特点给出了多帧分析检测坏元的算法。仿真结果表明, 该方法简洁可靠, 易于实现。最后利用中值滤波法将检测到的坏元进行了补偿。