【摘要】：紅外熱像儀能將物體發(fā)出的不可見紅外熱輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽鈭D像,受晝夜、天氣影響較小。以非制冷紅外探測(cè)器為核心的紅外熱像儀還具有小型化的特點(diǎn),在軍事、航天、車載、安防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前,非制冷紅外探測(cè)器的輸出信號(hào)普遍具有非均勻性嚴(yán)重、熱噪聲大、對(duì)比度低等缺陷,限制了小型化紅外熱像儀的應(yīng)用領(lǐng)域。因此,研究小型化紅外熱像儀信號(hào)處理方法有著很重要的意義。本論文以法國(guó)ULIS公司PICO640 Gen2TM非制冷紅外探測(cè)器為研究對(duì)象,首先分析了探測(cè)器的工作原理和配置方案,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了 PICO640 Gen2TM+FPGA的紅外熱像儀硬件架構(gòu)。其次,根據(jù)探測(cè)器噪聲要求,設(shè)計(jì)了低噪聲信號(hào)處理硬件電路,大幅度降低了探測(cè)器輸出噪聲。然后,研究并提出了基于Qsys和Avalon總線的分層軟件架構(gòu)。最后,在小型化紅外熱像儀軟硬件架構(gòu)下,著重研究紅外熱像儀信號(hào)處理算法,改進(jìn)并使用FPGA實(shí)現(xiàn)了考慮運(yùn)動(dòng)判斷的基于場(chǎng)景的非均勻性校正算法、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)時(shí)域降噪算法和自適應(yīng)平臺(tái)直方圖均衡算法,以子系統(tǒng)的形式將算法應(yīng)用于系統(tǒng)軟件架構(gòu)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的紅外熱像儀具有體積小、功耗低、圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),圖像指標(biāo)滿足應(yīng)用要求。各信號(hào)處理算法改善了小型化紅外熱像儀的圖像質(zhì)量,提高了小型化紅外熱像儀的實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN215;TP391.41
【圖文】：

射信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，硅讀出電路（ＲＯＩＣ）完成電信號(hào)的放大、讀取、輸出，能以最高逡逑１２０Ｈｚ幀頻輸出圖像信號(hào)。與其他廠家的探測(cè)器相比，ＰＩＣＯ６４０Ｇｅｎ２？提供了標(biāo)準(zhǔn)Ｉ２Ｃ逡逑接口配置探測(cè)器，大大簡(jiǎn)化了紅外探測(cè)器繁瑣的配置過程。圖２．１為ＰＩＣＯ６４０Ｇｅｎ２？探逡逑測(cè)器的實(shí)物圖及管腳示意圖。逡逑ｙ邐Ｍｅｃｈａｎｉｃｕｌ邋ｒｅｆｅｒｅｎｔ＊邋ｓｕｒｔａｅ．逡逑°ｒ邐逡逑Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ邋ｈｏｌｅｓ逡逑＼邋／邐Ｓｅｒｉａｌ邋ｎｕｍｂｅｒ逡逑Ｖ邐■ｆ？ｗｖＵＬＪＳ邋■邐／邐邐逡逑Ｅｌｅｃｔｓ邋ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ邐□？逡逑ｍｉｍｍ邐丨邋＜＃＃＃＃＃＃＃＃＃逡逑圖２．１邋ＨＣＯ６４０邋0６１１２１＾探測(cè)器的實(shí)物圖及管腳示意圖逡逑ＰＩＣＯ６４０Ｇｅｎ２？探測(cè)器各管腳定義如表２．１所示，主要由工作電壓、偏置電壓、逡逑Ｉ２Ｃ配置信號(hào)、輸入時(shí)鐘信號(hào)及模擬輸出信號(hào)等組成。逡逑表２．１邋ＰＩＣＯ６４０Ｇｅｎ２？探測(cè)器管腳定義邐逡逑序號(hào)邐管腳名邐邐管腳描述逡逑＿Ｊ邐ＶＢＵＳ邐模擬輸入邐ＣＩＴＡ參考電壓逡逑＿１＿邐管腳懸空逡逑＿Ｊ

逡逑圖２．２為ＰＩＣＯ６４０邋Ｇｅｎ２？探測(cè)器的讀出電路，讀出方式是典型的電容反饋跨導(dǎo)放逡逑大器型（ＣＴＩＡ），偏置電壓參與到信號(hào)讀出電路中。敏感元（Ａｃｔｉｖｅ邋Ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ）和補(bǔ)償兀逡逑（ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＢｏｌｏｍｅｔｅｒ）使用相同的材料，其中補(bǔ)償元僅接收來自襯底的輻射，敏感元逡逑接收襯底輻射和外界輻射，ＧＦＩＤ電壓控制電流大小。掃描電路部分將選通列中流過敏逡逑感元和補(bǔ)償元的電流之差輸出到積分電路，其中ＧＳＫ控制輸出到積分電路電流大小，逡逑積分電路完成積分過程，ＶＢＵＳ作為反向放大器正向電壓，最后經(jīng)過多路傳輸電路輸出逡逑⑵）］0逡逑Ｉ邐Ｉ邐＜邋ｍｉｍａｍ邋Ｘ邐，逡逑丨「工邐ｍｓ邐：逡逑Ｍ邐—－Ｉ邐＾邋：逡逑；？：邐卜—？邋：邐：逡逑：……如？…－＊邐——一士邐－邐；逡逑｜邐Ｔ邐ｆ逡逑：：邐｜逡逑＼—邐＾逡逑，■邋ＳＬｉｒａ？ｉｉ？ｃ邋

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本文編號(hào)：2738683