【摘要】：隨著紅外熱成像技術(shù)的快速發(fā)展,紅外熱成像系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用到軍事、民用、醫(yī)療等領(lǐng)域,特別是以非制冷紅外焦平面陣列為核心的非制冷紅外熱成像系統(tǒng),因具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì),目前已經(jīng)成為紅外熱成像領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一。非制冷紅外焦平面因自身的材料和工藝上的缺陷導(dǎo)致紅外焦平面陣列的不均勻性和盲元嚴(yán)重影響了成像質(zhì)量,因此需要對(duì)紅外圖像進(jìn)行非均勻性校正和盲元補(bǔ)償?shù)忍幚�。本文在討論紅外熱成像系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用單片F(xiàn)PGA架構(gòu),系統(tǒng)組成包括非制冷紅外探測(cè)器模塊、模擬信號(hào)調(diào)制電路、偏置電壓產(chǎn)生電路、TEC溫控模塊、FPGA最小系統(tǒng)、外部存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)傳輸模塊和上位機(jī)等部分,主要完成對(duì)被測(cè)目標(biāo)圖像信息的采集、處理、傳輸和顯示等功能。系統(tǒng)上電工作后,非制冷紅外探測(cè)器在FPGA提供的時(shí)序驅(qū)動(dòng)和正確的偏置電壓下采集被測(cè)目標(biāo)的紅外圖像信號(hào),然后由FPGA控制硬件協(xié)議棧芯片W5300將FPGA處理后的紅外圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ),最終完成基于FPGA架構(gòu)的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)成像過程中,軟件設(shè)計(jì)部分主要包括非制冷紅外探測(cè)器的時(shí)序驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、紅外圖像處理、以太網(wǎng)傳輸控制和上位機(jī)四個(gè)部分。本文在介紹紅外焦平面陣列非均勻性和盲元的特點(diǎn)和成因后,采用兩點(diǎn)溫度非均勻性校正算法和基于動(dòng)態(tài)的快速中值濾波盲元補(bǔ)償算法進(jìn)行紅外圖像處理,同時(shí)采用Verilog HDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的時(shí)序驅(qū)動(dòng)和基于TCP/IP協(xié)議的百兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬙O(shè)計(jì),并通過仿真軟件Modelsim進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)過軟硬件調(diào)試后,證實(shí)本文設(shè)計(jì)的小型化、低功耗的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了紅外圖像的高速采集和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓δ堋?br>【圖文】：

圖２－１電磁波的頻譜逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ逡逑

行進(jìn)行積分，，依次類推往下積分。ＲＯＩＣ采樣按行列進(jìn)行輸出且積分時(shí)間一般逡逑不會(huì)超過行周期，ＩＲＦＰＡ通過微橋結(jié)構(gòu)與讀出電路ＲＯＩＣ相連［２８］。工作原理如逡逑圖２－３所示。逡逑Ｒ0Ｗ邋１邐ｊｖ邐ｒｖ逡逑Ｒｏｗ２邐Ｘ邋邐邋邐邋邐｜Ｘ逡逑．邐｜邐積分邐采樣濾波放大＝３目邋ｊ逡逑——Ｎ邋Ｊ邋ｉＴ邐／逡逑Ｒ0Ｗ２４０邋＇ＸＡ邐ＩＡ逡逑行選通控制邐列選通控制逡逑圖２－３探測(cè)器工作原理逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑探測(cè)器內(nèi)部的工作原理是在行選通控制電路的控制下進(jìn)行積分和采樣以及逡逑濾波處理，之后進(jìn)行電流－電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換，最后通過列選通控制逐列輸出。逡逑－７－逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN215;TN791

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳錚;陸劍鳴;白丕績(jī);田縈;;俄羅斯非制冷微測(cè)輻射熱計(jì)紅外熱成像系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r[J];紅外技術(shù);2011年08期

2 程玉蘭;;紅外熱成像系統(tǒng)的基本原理[J];華北電力技術(shù);1988年12期

3 程玉蘭;紅外熱成像系統(tǒng)[J];高電壓技術(shù);1989年01期

4 陳志新,桑婭榮,李建宇,蘇嫣嬌 ,楊佩珩;新型醫(yī)用紅外熱成像系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J];醫(yī)療裝備;2005年01期

5 魯新平,沈振康;紅外熱成像系統(tǒng)應(yīng)用于反潛探測(cè)的分析[J];紅外與激光工程;2002年03期

6 周建勛，張保民，何祖源;紅外熱成像系統(tǒng)的極限工作性能評(píng)價(jià)[J];紅外與激光技術(shù);1995年01期

7 張俊舉;常本康;錢蕓生;田思;邱亞峰;袁軼慧;;基于FPGA的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)研究[J];紅外與激光工程;2008年04期

8 王景中;用于窯殼溫度實(shí)時(shí)群測(cè)的紅外熱成像系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2001年05期

9 張亦寧;張昊春;馬銳;宋乃秋;魏衍強(qiáng);;不同云雨條件下紅外熱成像系統(tǒng)作用距離評(píng)估[J];應(yīng)用光學(xué);2016年02期

10 邵劍斌;韓建茂;李航舵;蔡紅軍;戴天培;;基于自主四代探測(cè)器的紅外熱成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù);2018年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 姜貴彬;藍(lán)天;倪國(guó)強(qiáng);;紅外熱成像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的重要參數(shù)及測(cè)試方法[A];第二屆紅外成像系統(tǒng)仿真測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 周起勃;葛軍;潘兆鑫;戚雅德;閔凱;;非致冷紅外焦平面熱像儀研制[A];'99十一�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

3 陳亦濤;劉凱欣;;I型裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)和理論研究[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)·中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 鄭明橋 通訊員 朱叢慶;高德紅外：擦亮中國(guó)“鷹眼”[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 邢素霞;非制冷紅外熱成像系統(tǒng)研究[D];南京理工大學(xué);2005年

2 楊鶴猛;遠(yuǎn)紅外實(shí)時(shí)成像樣機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳鳳躍;基于FPGA的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

2 李楊;高靈敏度長(zhǎng)波制冷紅外熱成像系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路及電源設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2016年

3 蔡良鋒;非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的小型化改進(jìn)[D];南京理工大學(xué);2008年

4 何敬;基于FPGA的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2009年

5 黃熙燕;車載紅外熱成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2017年

6 車凱;在線監(jiān)測(cè)紅外熱成像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

7 蘇慶旦;紅外熱成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及其圖像增強(qiáng)技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

8 葛振南;非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的小型化研究[D];南京理工大學(xué);2008年

9 黃佳卿;紅外熱成像系統(tǒng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2017年

10 高思峰;飛行器紅外特征分析與紅外熱成像系統(tǒng)作用距離的預(yù)估算方法[D];南京航空航天大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2590776