基于数字TDI技术的紫外成像系统的设计

为了实现高灵敏度紫外探测,基于600×500元紫外电荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD) 图像传感器,创新性地运用软件开窗技术设计了一种基于数字时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)的 紫外成像系统。具体分析了成像系统的噪声来源以及TDI阶数M对成像系统信噪比的影响,并从理论上分析了 采用M阶数字TDI技术对成像系统信噪比的影响。然后详细介绍了在FPGA内部实现数字TDI算法的情况,并给 出了数据采集系统中的上位机交互流程。实验结果表明,基于数字TDI技术的紫外成像系统可以获得较 高的图像对比度和信噪比以及优良的成像质量。     

512×8中波 TDI 红外探测器成像系统设计

针对 TDI 型红外探测在各个领域的重要作用,设计并实现了一个中波 TDI 红外扫描成像系统.该扫描成像系统采用国产512×8元线列 MCT(碲镉汞)焦平面列阵、自行研制的光学系统和一维角度扫描系统.当探测器在300 K 黑体的照射下,积分时间为500μs 时,整个成像系统的平均噪声等效温差(NETD)约为0.3 K.实验结果表明该系统能够满足设计要求.     

采用卷帘数字域TDI技术的CMOS成像系统设计

利用FPGA实现面阵CMOS传感器数字域TDI功能,可避免模拟域TDI的复杂电路设计、完善CMOS传感器成像方式、并可改进TDI CCD缺陷,具有重大的研究和应用价值。首先分析了同步快门方式和卷帘快门方式实现TDI的差异,然后根据TDI工作原理,提出了更利于微光成像和推扫成像的卷帘数字域TDI算法,并利用设计的CMOS成像系统进行了成像实验。实验结果表明:卷帘数字域TDI算法正确,不仅可以实现等效于积分时间增加或入射照度增强M倍功能的M级积分,而且可明显改善成像质量,将信噪比为18.37 dB的未积分图像通过10级积分提高至32.65 dB。所提出的卷帘数字域TDI技术使得CMOS相机具备了时间延迟积分功能,改善了成像质量,并改进了TDICCD难以调焦和级数不可连续调整的缺陷。     

高速红外TDI图像采集系统设计

图像采集系统在红外时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)相机开发前期的验证与测试阶段发挥重要作用.介绍了一套以PXI硬件平台和LabVIEW软件平台为基础开发的图像采集系统.该系统采用模块化、多线程设计,具有高速数据采集和处理的能力.实验结果表明,系统最高达到约120Mbps的数据采集率,可完成8级TDI图像的高速实时处理与显示.该系统实现了对新型640×8中波红外数字式TDI探测器的数据获取,对新型探测器的应用有重要的技术支撑作用.     

机载侦察用高速高分辨TDI成像传感器

加拿大DALSA公司的Dobson等人于1994年发表了他们对出现在机载侦察中的典型高速扫描(130001/s)最佳化的一个2048×96 TDI(延时积分)CCD成像传感器的设计.该成像传感器包括一个成像面积大小的选择机构,其与TDI结构一起使传感器响应扩展到一个宽入射光强度范围.在机载侦察中存在的高信号强度,输出信号的动态范围受图像散粒噪声限制而不是受装置噪声限制.像素间距为13μm,给出传感器极好的空间分辨.传感器在尼奎斯特(Nyquist)频率的调制传递函数(MTF)为50%.为减少成像滞后,该器件采用NMOS工艺利用三个多晶硅层和埋置CCD寄存器制造.     

TDI型红外探测器在机载侦察设备中的应用

TDI型红外探测器作为第二代红外探测器,具有比其他类型传感器更高的温度灵敏度,可适应更大的扫描成像视场.将TDI型红外探测器应用于机载侦察系统,即能实现大扫描视场、高空间分辨率的图像要求,又能在适应较快飞行速度的情况下,保持较高的温度灵敏度.为保证缩短飞机的滞空时间提供了技术支持.     

ASIC 技术在长线列TDI 红外探测器中的应用

针对长线列红外时间延迟积分(TDI, Time Delay Intergration)探测系统面临通道多、噪声大、体积大、质量重、功耗大等问题,提出了利用专用集成电路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)方法解决长线列红外TDI探测读出电路中面临的问题。通过实现由一款全定制ASIC芯片(8路红外信号调理芯片)和红外TDI探测器构建的红外探测扫描成像系统验证ASIC芯片可以解决长线列红外TDI探测系统中所面临的上述问题,整个系统噪声为1.42 mV,功耗为0.72 W。实现了读出电路的高集成化,减少设计复杂度和工作量,为微型化、小型化航天遥感卫星研发提供技术支持和实践基础。     

红外成像系统作用距离的估算

在红外成像系统中,任何虚假和不需要的信号统称为噪声。噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。从信号和噪声和统计特性出发。文中详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系,基于此推导了红外成像系统对点源目标的作用距离公式。对面源目标,重新确定了温差的概念,综合考虑目标的面形尺寸、观察等级和探测概率的要求,以MRTD为基准计算作用距离。编制了相应的软件,可以快速计算出不同探测概率下的作用距离。最后给出了计算实例。     

高性能TDI扫描式红外传感器读出电路研究

扫描式红外成像传感器在遥测遥感、卫星成像等远距离成像领域具有广泛的应用。为了缓解信噪比相对较低而影响图像质量的问题,提出了一种时间延时积分(TDI)型读出电路。该读出电路由电容跨阻放大器(CTIA)像素电路阵列、并行TDI电路、多路开关选择电路和输出缓冲器等组成。为实现对宽动态范围光电流的处理,CTIA电路设计有多档可选增益,且非线性度小于0.3%。该读出电路采用0.35 μm CMOS工艺设计与制造,芯片面积约为1.3 mm×20 mm,采用5 V电源时功耗小于60 mW。为了评估1024×3 TDI读出电路的功能,采用了对TDI输入端注入不同电压激励的方式进行测试,测试结果验证了所提出的设计方案。     

基于ACTELFPGA短波红外成像系统设计与研究

针对短波红外探测在各个领域的重要作用,采用Sofradir 320×256短波红外探测器,基于ACTEL公司的FPGA芯片APA600,设计并实现了短波红外成像系统,并对几个关键性设计进行了分析。该系统具有低功耗、小体积、高速率、可控性好等特点。实验结果表明该系统能够满足设计要求。     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

基于红外热成像技术的在线扫描测温系统设计

近些年,随着我国经济的快速增长,如何更高效地利用各项资源越来越受到人们的关注。在实际工业生产中,如何将观察变得更加简单一直都是大家关注的焦点。这种需求意味着相应的系统必须具有很强的实时性、很好的稳定性和高度的精确性等。为了解决工业生产中遇到的问题,根据红外测温理论研发出了可在线扫描并实时显示结果的测温系统。该系统包括软件和硬件两个方面,也涉及光学原理和测温点校正等理论难点。本文的创新点和难点是如何利用红外镜头精确地采集到相应的红外温度数据,如何将该类数据进行有效整合,传送到PC端,如何在PC端实时描绘出动态的观察图形,以及如何增加创新性的高温点自动追踪等辅助性功能.     

基于微扫描的红外超分辨率成像系统的设计

为了满足高分辨率红外成像的应用需求,设计了一种基于微扫描的红外超分辨率成像系统.该系统利用压电陶瓷驱动红外焦平面阵列实现微扫描,利用CPLD产生压电陶瓷和红外信号的驱动时序,利用高性能DSP进行实时图像数据的处理,并将处理后的图像送到LCD进行显示.实验结果表明,该微扫描成像系统能够实现2×2微扫描方式的超分辨率成像,有效地突破了红外焦平面阵列单元个数对现有成像系统的分辨率的限制.     

基于DSP的红外成像系统与盲元处理算法设计

研制了一种基于TMS320DM6437与FPGA的红外热成像系统.在介绍系统总体结构的基础上,详细介绍了FPGA时序设计以及DM6437视频处理子系统(VPSS)的控制时序.系统多次测试结果表明,基于DM6437与FPGA的红外热成像系统具有较高的实时性、稳定性,实时帧频达到50 Hz.最后在本系统平台上运用实时盲元处...     

基于红外与微光融合图像的夜视仪设计

在漆黑的夜幕下,为了能随时掌握周围环境动态,设计了一款基于红外、微光融合技术的夜视仪系统。该夜视仪能够准确定位目标及其相对背景位置,自动地增强和染色目标,并且在扫描搜索范围内恒虚警率地发现跟踪目标,然后将获取的目标信息以数字信号的方式自动传输给指挥中心和友邻,使侦查人员对周围环境更加熟悉的同时保持同各方保持联系。通过多次功能仿真以及板上验证,该系统具有较高的执行效率,并且具有良好的侦测能力。     

基于数字地形的雷达图像仿真系统设计

基于数字地形的雷达图像仿真是目前雷达仿真领域的一个新的发展方向.以数字地形在雷达图像仿真中的应用特点为牵引,讨论了雷达图像仿真框架设计中各种工具的实现方法和相互间的作用关系.同时对系统实现中的地形数据转换、雷达散射特性库、纹理映射及雷达地物回波仿真框架等关键技术进行了详细的探讨.     

基于ADV7170的红外数字图像显示系统设计

由FPGA控制视频译码芯片ADV7170,接收来自红外热像仪输出的数字图像,从而把数字图像转化为PAL制模拟信号并由电视机进行显示。该红外数字图像显示系统具有小型化、低功耗、灵活性强等特点,能够广泛应用于国防科技中。     

基于DSP的红外实时成像系统的研制

以高性能TMS320C6201 DSP为核心处理单元,以FPGA为主要控制单元,研制了一套红外实时成像系统.系统采用双缓存机制存储中间数据,采用DMA拼接方案传输数据,并对耗时较大的核心算法进行汇编级优化,有效地提高了系统实时性能.在介绍系统组成基础上,详细阐述了系统的实现原理,最后给出了实验结果.实验结果表明系统工作可靠,能够满足红外图像常用算法实时处理要求.     

基于红外偏振成像的目标检测技术

红外偏振成像技术是利用物体偏振度上的差异来对复杂背景下的目标进行探测的。在战场上,由于人造物体和自然景物在偏振度上存在差异,红外偏振成像技术能够提高人们对自然景物及伪装的辨别能力。首先介绍了偏振成像理论及其系统的结构组成,然后对基于偏振图像处理的目标特征提取过程进行了分析,并对偏振图像像质评价方法以及图像融合、分割和特征提取方法进行了研究。最后给出了国外基于偏振成像目标检测技术的应用研究情况,并指出了该技术在军事领域中的应用价值。