焦平面制冷红外热像仪信号处理系统设计

随着焦平面制冷阵列(IRFPA)红外探测器制造工艺的日益成熟,制冷热像仪以其成像质量好,分辨率高等特点在军事、公安、监控等领域有着广泛的应用前景。采用法国SOFRADIR320×256焦平面制冷中波红外探测器,与FPGA、高速DSP和现代图像处理技术相结合构成实时红外成像及处理系统。分析了与红外热像仪成像质量密切相关的红外信号处理系统关键技术和实现方法,详细描述了实时非均匀性校正、图像采集、直方图均衡等算法以及在系统设计中应注意的问题。     

红外成像器件的发展

文章强调了红外成像器件的重要性。指出:红外探测器是红外热像仪的核心部件,它的发展水平在很大程度上决定了红外热成像技术状态,一种新型探测器的诞生就会带来红外成像系统的更新换代。单元器件、线列多元器件和面阵型器件决定了红外热像仪的发展的不同水平。文章对目前红外成像器件的发展进行了分析总结,并按照不同成像方式把成像器件分为扫描成像器件和凝视成像器件两类,对其优缺点进行评述比较。最后。对我国红外成像器件的发展状况进行了概括,并根据国情,提出了我国发展红外成像器件的意见和建议。     

基于ZYNQ的非制冷红外热像仪设计与实现

常用的红外热像仪信号处理方案主要有3种,分立的ARM或DSP+FPGA方案、TI达芬奇处理器方案和FPGA方案。以上3种方案分别存在芯片间带宽不足、不能支持焦平面探测器、串行处理不易实现等缺点。针对这些问题,提出一种基于Xilinx ZYNQ处理器的红外热像仪信号处理方案,该方案选择非制冷红外焦平面探测器作为敏感元件。系统工作时,探测器产生的信号首先经过信号处理和模数转换操作,然后输入到ZYNQ中,在ZYNQ内部完成非均均匀性校正、温度测定和图像增强等处理,最后通过千兆以太网或者HDMI接口输出。试验表明该方案数据带宽充足,能适配各种焦平面探测器或者红外机芯,串行处理易于实现。使用该方案设计的系统成像效果良好,测温精度满足要求。     

红外点元探测器扫描成像方法研究

针对传统红外面阵探测器成像存在分辨率低、视场范围窄、非均匀性的问题,提出一种基于红外点元探测器的扫描成像方法。该方法首先利用微型电机驱动扫描镜依次获取物体表面的红外热斑,经光学镜头聚焦到红外点元探测器,进行光电转换;然后经信号处理板采集、处理后生成红外灰度图像;最后利用多阈值分割的伪彩色映射模型,将灰度图像转换成伪彩色图像。实验结果表明:红外点元探测器扫描成像方法能够实现红外场景的大视场、高分辨率成像,且点元探测器加工制造简单,价格低廉,有效突破了传统大面阵成像的高昂成本限制,更加有利于红外成像技术的推广和应用。     

红外探测器模拟器设计与实现

红外探测器模拟器主要用于红外信息处理机的软硬件调试。通过产生模拟探测器输出信号的方式为红外信息处理机的调试提供探测器信号输入源。该模拟器可对128×128、256×256,320×256等红外焦平面探测器的输出信号进行模拟。对于红外成像系统实际采集的或者经过计算机合成的图像序列的原始数据,模拟器通过内部的大容量FLASH芯片保存并可以循环回放。该探测器模拟器已经在某红外成像系统信息处理机的软硬件调试中得到应用,效果良好。     

昆明物理研究所2006年研究生招生简章

昆明物理研究所座落在四季如春的昆明市区，始建于1958年，占地156亩，建筑面积12万平方米。是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一。我所以红外热成像技术研究、开发，生产为主要方向，围绕红外热成像技术的发展，研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶，微型制冷，红外光学材料及镀膜，电子信号处理，光机扫描，红外望远镜、热成像系统以及相应的红外测试技术。     

一种红外图像采集与校正系统的设计与实现

为实时获取高质量的红外图像,设计了一种基于DSP和USB2.0接口的红外图像实时采集与校正系统.利用EZ-USB FX2作为USB2.0接口芯片,实时采集探测器输出的原始图像数据.同时利用高性能浮点处理器TMS320C6713B实现高精度的非均匀性校正及对比度增强,以便于在监视器上实时察看校正效果.采集过程中数据格式的转换及时序控制皆由FP-GA实现,提高了系统的灵活性和可靠性.实验结果表明该系统能够满足数据采集实时性和准确性的要求.     

基于SOPC的非致冷红外热成像系统的研制

针对传统基于DSP+FPGA/CPLD架构的红外热成像系统存在体积大、数据传输链路长、功耗大等缺点,提出一种基于片上可编程(SOPC)的非致冷红外热成像系统.利用SOPC定制NIOSⅡ软核处理器、存储控制器及外围电路等成像系统的硬件,并由NIOSⅡ软核实现红外图像的处理和显示,使系统软硬件高度集成在同一芯片内.与传统的红外热成像系统相比,基于SOPC的非致冷红外热成像系统具有体积小、功耗低、性能稳定的优点.     

基于小波变换的遗传算法在红外跟踪系统中的应用

目前红外跟踪技术是当代红外技术的重要军事应用之一,但由于外界的干扰环境及红外热探测器件本身的灵敏度影响了其成像质量。为了提高红外跟踪系统的图像识别精度,本文针对红外探测器生成的空中目标图像,提出用基于小波变换的遗传算法对红外热图像进行处理。实验结果验证该算法可以有效提高图像质量,能够满足跟踪系统的精度要求。     

昆明物理研究所2008年研究生招生简章

昆明物理研究所是国内最早从事红外科学与技术研究的高新技术研究所之一,隶属于中国兵器工业集团公司。始建于1958年,座落在四季如春的昆明市区。我所围绕红外热成像技术的发展,研究开发与生产领域包括红外探测器材料、红外探测器、杜瓦瓶、微型制冷、红外光学材料及镀膜、电子信号处理、光机扫描、红外望远镜、热成像系统以及相应的红外测试技术。拥有光学工程硕士、博士一级学科学位授予权和博士后科研工作站。建在昆明经济技术开发区的红外光电子基地,加快了我所红外热成像技术产业化发展。全所员工齐心协力、团结拼搏,不断提高自     

基于ADS1256的地震数据采集电路设计

介绍了以ARM内核S3C2440为处理器,24位自带模拟开关的ADS1256芯片为A／D转换和信号输入通道选择,利用其特性、工作原理来设计具有高精度、多通道、实时操作性强的地震数据采集系统电路。数据通过桥式低通滤波输入。有效地抑制了长导线共模信号,并且大大提高了整个电路抗电磁干扰能力,从而可以实现地震数据采集系统的高精度、高质量、低功耗和便携式等特点。     

576×6长波红外探测器成像系统设计

设计了一个应用于线阵扫描型长波红外焦平面阵列的实时成像系统。系统中的适配电路为探测器提供工作环境,并对图像信号进行缓冲和电平变换。模拟视频信号的采集使用了高精度流水线ADC。数字信号处理电路实现了非均匀性校正,图像数据排序,坏像元补偿,直方图均衡和视频信号输出控制。结果表明该设计方法合理可行。     

一种中速高精度模拟电压比较器的设计

设计一种中速高精度模拟电压比较器,该比较器采用3级前置放大器加锁存器和数字触发电路的多级结构,应用失调校准技术消除失调,应用共源共栅结构抑制回程噪声干扰;应用数字触发电路获得高性能数字输出信号,设计采用0．35μm5VCMOS工艺实现一个输入电压2．5V、速度1MS／s、精度12位的逐次逼近型MD转换器。Hspice仿真结果表明：在5V供电电压下,速度可达20MHz,准确比较0．2mV电压,有效校准20mV输入失调,功耗约1mW。     

384×288非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来测试电路工作性能、成像质量和噪声特点,比较两种模式的测试结果,得出采用数字输出模式设计的电路具有体积小、功耗低及成像噪声小等特点。同时,设计了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温度控制系统,该系统设置电压由CPLD控制,可实现焦平面阵列根据环境温度变化采用不同工作温度点工作,从而较好的改善探测器工作性能和成像质量,降低探测器功耗。     

非制冷红外成像数字组件的关键设计

近几年随着热成像技术的快速发展。实用化、低成本、高可靠的非制冷焦平面阵列红外探测器应用研发已成为热成像领域最令人关注的焦点之一。并有大量应用产品问世。本文以法国SOFRADIR公司8—12μm非制冷焦平面探测器IDML073-XX-V3为原型。采用DSP、FPGA、探测器的数字驱动和控制等大量新技术实现了红外实时成像。论述了非制冷焦平面探测器技术指标、控制信号以及成像总体技术和实现方法。并重点说明了DSP和FPGA数字信号处理电路的功能和设计方法。以及探测器数字温控原理。该组件结构紧凑、成像清晰、性能稳定,并能满足工业级的使用要求。     

向高清化和数字化发展的红外成像系统

高清(晰度)红外成像系统是一种根据高清电视标准(1280×1024、1920×1080或者1280×720)产生视频信号, 具有较高空间分辨率而又不会牺牲热灵敏度的热像仪。空间分辨率越高,可探测到的目标越小,距离就越远。空间分辨率的提高意 味着探测器像元数量的增加、像元中心距的减小和像元信噪比的增强。数字化也就是要将模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC) 引入到读出集成电路(Readout Integrated Circuit, ROIC)中。 ADC可以用一个高速ADC在芯片级实现,或者用几个中速ADC在列级实现,或者用低速ADC在像元级实现。由于仅需传输数字数据,像元级ADC 有助于减小系统噪声,适合用标准的数字CMOS工艺来实现。通过对部分有关英文文献进行归纳与分析,介绍了近年来红外成像 系统在高清化和数字化方面的发展动向和趋势。     

一种数字控制电感测量仪的设计与实现

设计了一个以芯片STM32F407ZGT6为控制核心的数字式电感测量仪,可以对正弦信号源、电感Q值以及电感值实现精确测量。系统硬件电路主要由电源供电电路、信号产生电路、信号调理、测量电路、数据采集与处理以及人机交互等模块组成,其中信号调理电路采用高速运放进行放大和阻抗变换,调节信号幅度的同时保证各级的输入输出阻抗,以达到最高的测量精度。测量电路采用谐振法测量回路谐振频率,然后用伏安法测量可变电容当前值,再通过谐振频率和电容值计算得到被测电感的Q值和电感值。最后经过测试,系统实现了输出范围达50～40MHz 的正弦信号源,测量误差优于0.1%,并且对电感Q值和电感值的测量误差均小于3%。     

基于FPGA的高灵敏红外相机实时数据处理系统的设计

为满足红外相机的高灵敏度、实时性、小型化和集成化要求,采用384×288长波 红外焦平面探测器的四通道输出模式,以Altera的cyclone3系列芯片作为主控制器,并利用1块4 M大小的SRAM和 一块4 M大小的flash为辅助,设计了一套基于FPGA的图像数据处理系统。该系统通过指令控制能对图像背景进行 采集与消除、细分采样叠加和数字TDI处理等。该系统还具有推扫和凝视功能,由Verilog语言实现,可移植性强。 实验结果表明,该系统能够代替上位机对图像进行实时处理,得到高灵敏度的清晰图像。     

高精度模数转换器在压力信号采集系统中的应用

本文设计的压力信号采集系统采用了高精度24位的模数转换器ADS1255.如何使用这种高性能的模数转换器,本文给出了硬件和软件设计方法并作了详细的说明.本文使用的模数转换器硬件精度高,接口简单,通用性强.使用这种高精度模数转换器的压力信号采集系统稳定可靠,已通过了井下试验的测试,满足采集井底压力信号的要求.     

新型多路数控增益放大器

介绍了一种新型多路数控增益放大器。该放大器具有8路模拟信号输入通道,采用3位数字信号控制通道位;每个通道均具有256级增益控制,采用8位数字信号控制放大倍数;输入信号采用绝对值处理电路,具备极性判别信号输出。采用多芯片微组装技术实现,体积小、重量轻,可用做小型微机处理电路的模拟接口芯片。简要介绍了基于该放大器的某设备控制与保护系统的应用示例。