發(fā)布時間：2020-03-19 22:01

【摘要】：隨著紅外熱成像技術的快速發(fā)展,紅外熱成像系統(tǒng)越來越多的應用到軍事、民用、醫(yī)療等領域,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,目前已經成為紅外熱成像領域的主要發(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致紅外焦平面陣列的不均勻性和盲元嚴重影響了成像質量,因此需要對紅外圖像進行非均勻性校正和盲元補償?shù)忍幚�。本文在討論紅外熱成像系統(tǒng)原理的基礎上,設計了一種基于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,系統(tǒng)組成包括非制冷紅外探測器模塊、模擬信號調制電路、偏置電壓產生電路、TEC溫控模塊、FPGA最小系統(tǒng)、外部存儲模塊、以太網傳輸模塊和上位機等部分,主要完成對被測目標圖像信息的采集、處理、傳輸和顯示等功能。系統(tǒng)上電工作后,非制冷紅外探測器在FPGA提供的時序驅動和正確的偏置電壓下采集被測目標的紅外圖像信號,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)送到上位機上進行實時顯示和存儲,最終完成基于FPGA架構的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的設計。在系統(tǒng)成像過程中,軟件設計部分主要包括非制冷紅外探測器的時序驅動設計、紅外圖像處理、以太網傳輸控制和上位機四個部分。本文在介紹紅外焦平面陣列非均勻性和盲元的特點和成因后,采用兩點溫度非均勻性校正算法和基于動態(tài)的快速中值濾波盲元補償算法進行紅外圖像處理,同時采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)探測器的時序驅動和基于TCP/IP協(xié)議的百兆以太網數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬙O計,并通過仿真軟件Modelsim進行驗證。經過軟硬件調試后,證實本文設計的小型化、低功耗的非制冷紅外熱成像系統(tǒng)實現(xiàn)了紅外圖像的高速采集和遠距離傳輸?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

行進行積分，，依次類推往下積分。ＲＯＩＣ采樣按行列進行輸出且積分時間一般逡逑不會超過行周期，ＩＲＦＰＡ通過微橋結構與讀出電路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探測器工作原理逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑探測器內部的工作原理是在行選通控制電路的控制下進行積分和采樣以及逡逑濾波處理，之后進行電流－電壓信號轉換，最后通過列選通控制逐列輸出。逡逑－７－逡逑
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN215;TN791

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本文編號：2590776