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。     

红外动态景像仿真中探测器效应的研究

本文结合中国科学院知识创新课题-"红外凝视成像系统分析、测试模型研究",着重分析了焦平面探测器对红外仿真图像造成的影响,建立了相应的数学模型.分别对探测器的时空采样、非均匀性和各种噪声影响进行了详细的讨论.大大提高了红外仿真图像的真实性和可靠性,现已很好地服务于后续信号处理与评价系统.     

基于PCI总线图像注入式红外探测器仿真系统

介绍了基于PCI总线的数字图像注入式红外探测器仿真系统, 该系统通过PCI总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外告警、红外搜索跟踪等设备的红外实时信号处理平台提供红外探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,具有图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速等特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源.给出了软、硬件实现的方案和结构.     

基于USB2.0数字图像注入式红外探测器仿真器设计

介绍了新研制的基于USB2.0的数字图像注入式红外探测器仿真器设计,该系统通过USB2.0总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外探测、跟踪设备等的红外实时信号处理平台提供探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速,并具有便携特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源,具有很强的实用价值.     

一种基于FPGA的等效焦平面电路的设计

为实现对某型号卫星红外遥感器内部信号处理电路的测试,提出一种基于FPGA的等效焦平面电路的设计,系统以FPGA为控制核心,通过USB3.0接口接收上位机发送的模拟红外图像数据并对其进行存储,根据上位机指令以及探测驱动信号产生指定图像的8路探测器拟合信号给信号处理电路,同时将指定图像数据通过Cameralink接口上传并显示,对比源图像和处理后的图像。结果表明所设计的等效焦平面电路能够模拟红外探测器的输出信号,为信号处理电路提供可靠信号源,对保证红外遥感器的性能具有重要意义。     

基于摆停模式的航空大视场面阵热成像技术

针对目前基于单元探测器和线列探测器的红外成像仪不能较好兼顾大视场、高空间分辨率、高温度灵敏度的问题,研制了一套基于非制冷型面阵红外探测器的大视场热红外成像仪,实现了75°大视场、0.4 mrad空间分辨率和50 m K(NEΔT)温度灵敏度指标.建立了面阵摆扫图像畸变校正模型,较好地解决了面阵摆扫图像定位精度低和图像拼接裂缝问题.研究成果对大视场面阵摆扫红外成像技术的发展具有重要的参考价值.     

基于改进伽马曲线的星载长波红外焦平面非均匀性校正算法

随着长波红外探测器技术的进步,通过选用宇航级大阵列长波红外探测器,天基红外遥感卫星技术得到快速发展。长波红外探器响应强非线性导致传统的基于线性模型的非均匀性校正算法校正误差大,从而影响卫星在轨使用效能。针对该问题,结合大量实验室数据和卫星在轨数据的统计分析结果,建立了一种新的长波红外探测器非线性响应模型,据此提出了一种基于改进伽马曲线的非均匀性校正算法,以有效克服探测器响应强非线性对校正精度的影响。该算法首先建立基于改进伽马曲线的探测器非线性响应模型,依据此模型对获取图像进行非线性压缩映射,实现探测器响应的线性化,然后利用星载基于定标技术的线性化算法实施非均匀性校正,同时,定标温度点根据所建立模型参数动态更新,最后通过逆非线性化压缩映射还原出实际的非均匀校正后的图像。基于人造黑体和在轨实景红外图像的实验结果表明,该算法有效解决了探测器响应强非线性对校正精度的影响,校正后图像的视觉效果和定量化指标均优于传统的星载非均匀校正算法。     

空间中波红外线列过采样探测系统设计

随着长线列红外探测器技术的发展,其在空间遥感领域中得到愈来愈广的应用。亚像元探测技术在空间遥感领域已得到了广泛应用,在可见波段SOPT5卫星通过亚像元探测技术获得了2.5m分辨率的高分辨率图像。给出了一套中波红外亚像元探测系统的设计方法。设计以交错排列的中波探测器为成像焦平面,设计了包括光学系统、杜瓦结构、基于PFGA的控制时序以及信号处理电路、采集系统以及图像显示的一整套系统。以该系统为终端,进行了目标成像试验,并对图像进行了非均匀性校正处理以及图像的重建。     

基于以太网的红外热像仪研究与设计

提出了一种基于以太网的红外热像仪设计方案。利用Tau 640红外探测器机芯实现红外信号到电信号的转换,再用以太网模块将探测器输出的图像数据转换为连续的、低延迟的IP数据包,最后经过PC机进行信号处理,最终显示出详细的红外温度图像。该系统数据传输的速率可达1Gb/s,点对点信号传输的距离可达100m。     

基于Wishbone-PCI核的红外探测器注入式仿真系统

介绍了一种基于Wishbone-PCI桥核和Spartan6系列FPGA的红外探测器注入式仿真系统。重点讨论了基于PCI总线的红外图像注入接口卡的设计与实现以及Wishbone-PCI桥核技术。该系统可以代替红外侦察告警设备的头部探测器将红外仿真图像数据注入到红外告警、红外搜索跟踪等设备的实时信息处理箱,用来实现对红外侦察告警设备目标探测与目标跟踪功能的验证与仿真。该注入式仿真系统通过将前期红外侦察告警设备采集的红外图像数据与自定义的目标图像相叠加,注入到实时信息处理箱,因此该注入式仿真系统具有图像数据真实连续的特点,能更加真实地模拟现实的场景,为实时信号处理箱提供真实可靠的数据来源,有利于加快红外侦察告警设备的研发进程,缩短系统开发周期。     

大视场红外成像探测系统实时信号处理技术研究

探讨了一种红外成像探测系统实时信号处理算法、硬件结构等关键技术.针对大视场红外探测系统,提出了适用于360°全方位红外目标搜索的实时处理算法原理和流程,并以高性能的数字信号处理器和FPGA芯片以及CPC I总线技术为核心设计了处理能力强、高速数据传输、接口可靠稳定的实时信号处理系统.实验测试表明,该系统工作稳定、可靠,满足总体性能要求.     

基于高速DSP的红外热成像信号采集和处理系统

红外焦平面阵列(IRFPA)被广泛用于各个领域中。由于红外视频信号针对不同领域的不同需求,后续处理算法复杂,需有效地提高其实时性能。因此文中以TMS320DM642高速DSP处理器为主要元件,构建了红外图像信号采集和处理系统。分析了红外视频信号采集工作原理,研究了提高信号处理速度的方法。实验结果表明,图像采集和处理系统运行稳定可靠,在该系统上实现的图像放大算法满足了实时性要求,为信号的后续精细化处理奠定了基础。     

基于TMS320C6748和SYS/BOIS的红外实时信号处理系统

针对红外实时信号处理系统的高性能、小型化、低功耗的工程需求,设计了一种基于DSP+FPGA红外实时信号处理系统。介绍了TI公司的TMS320C6748DSP和SYS/BOIS操作系统内核。给出了系统的详细硬件设计,简单介绍了系统的软件设计,实现了两点校正红外图像非均匀性校正算法和SB/MHT多目标跟踪算法。实验证明,该设计可满足红外信号处理系统的实时性要求。     

便携式实时红外动态场景仿真器设计与实现

传统的基于PC机实现的红外动态场景仿真器,实时性能差,且体积庞大,不适合外场试验。本文设计并实现了一种便携式实时红外动态场景仿真器,该仿真器以ADSP-TS201 DSP作为核心处理器,运行红外动态场景生成算法;利用FPGA实现数据输入输出,负责输出红外图像给后端信号处理设备,并接收其反馈信号;以CY7C68013A控制器扩展USB接口,作为上位主机接口,用于监控仿真器运行。文中详细介绍了该仿真器的设计与实现,并给出了实验结果。     

基于CPCI架构的大数据量红外图像实时处理系统

针对大规模、高帧频的红外探测器所具有的红外图像数据量大,对图像的传输速度和处理能力要求高的特点,提出了一种高性能的红外图像实时处理系统。该系统依托CPCI体系架构具有的传输速度快、扩展能力强、可靠、稳定等特点,通过利用FPGA+DSP的高速信号处理平台,实现大数据量红外图像的高速传输、实时处理、信息融合、目标检测和目标跟踪功能。该系统架构设计简单,使用灵活,扩展性好,充分结合了不同处理器件的优点,具有图像处理能力强、数据传输速度快、接口可靠方便和编程灵活等特点。该系统已经在具体项目中得以应用,能够满足大数据量红外图像实时处理的要求。     

弹载红外图象处理器中多CPU之间通信方法的研究

弹载红外图象处理器是一个复杂的实时红外图象处理系统。由于它的计算量很大，实时性很强，单ＣＰＵ已经不可能完成如此繁重的任务。本文分析了弹载红外图象处理器中多ＣＰＵ之间通信的几种方法。在分析几种通信方法的原理和各自的优缺点之后，提出了弹载红外图象处理器中多ＣＰＵ之间通信应采用双口ＲＡＭ作共享存储器的并行通信方法，我们所设计的系统中均采用这种方法。实验证明这种方法的数据信息通信具有很高的灵活性和可靠性，完全满足弹载红外图象处理器中多ＣＰＵ之间通信的要求。     

基于USB 2.0总线的高速红外场景数字注入接口设计

提出了一种基于USB 2.0总线的高速红外场景数字注入接口的实现方案,解决了目标检测研究中真实红外图像、红外测试图像获取问题,可用于信号处理系统的仿真测试和性能评价,并对该方案进行了硬件实现,编写了相应的驱动程序、回放程序.     

基于FPGA+双DSP实现的红外图像处理系统与图像显示

为改善红外焦平面阵列成像质量与实时性要求,提出了以高速信号处理器为核心的红外焦平面实时图像数字处理系统.详细阐述了双路红外成像系统的组成、硬件结构、芯片选择、数据处理过程,以及红外图像显示原理、视频合成过程;同时给出了显示芯片ADV7123的verilog代码.经验证,成像效果比较理想,满足红外图像处理系统的实时要求,具有较高的应用价值.     

基于Wishbone-PCI核的红外探测器注入式仿真系统

介绍了一种基于Wishbone-PCI桥核和Spartan-6系列FPGA的红外探测器注入式仿真系统.重点讨论了基于PCI总线的红外图像注入接口卡的设计与实现以及Wishbone-PCI桥核技术.该系统可以代替红外侦察告警设备的头部探测器将红外仿真图像数据注入到红外告警、红外搜索跟踪等设备的实时信息处理箱,用来实现对红外侦察告警设备目标探测与目标跟踪功能的验证与仿真.该注入式仿真系统通过将前期红外侦察告警设备采集的红外图像数据与自定义的目标图像相叠加,注入到实时信息处理箱,因此该注入式仿真系统具有图像数据真实连续的特点,能更加真实地模拟现实的场景,为实时信号处理箱提供真实可靠的数据来源,有利于加快红外侦察告警设备的研发进程,缩短系统开发周期.     

基于红外运动目标分割的夜视融合系统设计

为了提高夜视系统的质量以及目标探测性能, 设计了红外视频运动目标与可见光融合夜视侦察系统。系统在硬件处理平台上实现了基于人眼视觉的红外运动目标分割算法和基于目标特性的加权融合算法, 采用红外运动目标分割电路和融合处理电路互联的结构, 首先利用FPGA为核心的红外目标分割电路提取红外视频中的运动目标, 然后将只有红外运动目标的视频输入后端DSP融合处理电路中进行融合处理, 最后从系统中输出一系列目标形态突出、背景细节清晰的融合序列。实验结果表明: 该系统可以提高夜视融合系统目标探测性能和探测概率, 融合结果的各项评价指标提高了90%以上, 有的评价指标甚至提高了7倍以上, 可以很大程度地降低系统的虚警率。