紅外熱像儀因其能高效的測量大片區(qū)域的溫度,被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)監(jiān)測、安防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。隨著國產(chǎn)廠商在非制冷焦平面制造技術(shù)上的突破,高分辨率的非制冷焦平面探測器的使用成本迅速降低,市場對高分辨率紅外熱像儀的需求隨之變大。更大的分辨率對紅外熱像儀的設(shè)計方案提出了更高的要求。針對這一問題,本課題提出了一種高分辨率紅外成像與測溫設(shè)計系統(tǒng)方案。該非制冷紅外焦平面熱成像測溫系統(tǒng)（下稱:紅外熱像儀）設(shè)計方案的關(guān)鍵器件為非制冷紅外焦平面探測器（下稱:探測器）和ZYNQ處理器。圍繞這兩個器件,本文設(shè)計了探測器調(diào)溫電路、信號預(yù)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和視頻輸出電路等。使用ZYNQ處理器實現(xiàn)了兩個主要作用——（1）產(chǎn)生各個電路所需的驅(qū)動信號,并接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的信號;（2）對獲得的圖像信息進(jìn)行處理。針對產(chǎn)生驅(qū)動信號并接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的問題,研究并提出了基于ZYNQ內(nèi)部（下稱:片內(nèi)）FPGA的信號發(fā)生電路和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路設(shè)計方案。信號發(fā)生電路由時鐘管理器（MMCM）、BRAM、FIFO、計數(shù)器和狀態(tài)機(jī)等組成。該電路能驅(qū)動探測器工作、能產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的相位可調(diào)節(jié)的采樣時鐘。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路由Ser... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 非制冷焦平面探測器現(xiàn)狀
        1.2.2 紅外系統(tǒng)信號處理方案研究現(xiàn)狀
        1.2.3 非均勻性校正、圖像增強(qiáng)和測溫算法研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 創(chuàng)新點
    1.4 論文章節(jié)安排
第2章 紅外熱像儀硬件方案
    2.1 鏡頭選型
    2.2 非制冷紅外焦平面陣列
        2.2.1 探測器電源
        2.2.2 探測器輸出信號
        2.2.3 探測器溫度控制電路設(shè)計
    2.3 信號調(diào)理及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
        2.3.1 信號調(diào)理電路設(shè)計
        2.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計
    2.4 ZYNQ及其外圍電路
    2.5 輸出電路設(shè)計
    2.6 電源電路設(shè)計
    2.7 試驗結(jié)果與分析
        2.7.1 PCB布局
        2.7.2 系統(tǒng)關(guān)鍵電路性能分析
    2.8 本章小結(jié)
第3章 ZYNQ內(nèi)部模塊設(shè)計
    3.1 時序發(fā)生電路
    3.2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路
    3.3 視頻的存儲與輸出單元
    3.4 控制單元
    3.5 試驗結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 圖像處理單元實現(xiàn)
    4.1 非均勻性校正
    4.2 溫度測量
    4.3 圖像增強(qiáng)
        4.3.1 平臺直方圖均衡
        4.3.2 偽彩色處理
        4.3.3 字符疊加
    4.4 試驗結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)標(biāo)定與試驗
    5.1 系統(tǒng)標(biāo)定
        5.1.1 高低溫標(biāo)定
        5.1.2 溫度標(biāo)定
    5.2 測溫與成像試驗
        5.2.1 測溫試驗
        5.2.2 成像試驗
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]像素級數(shù)字長波制冷紅外焦平面探測器研究進(jìn)展[J]. 白丕績,姚立斌,陳楠,毛文彪,韓慶林,周連軍,姬玉龍.  紅外技術(shù). 2018(04)
[3]16位高精度在線式紅外熱像儀的技術(shù)方案與實現(xiàn)[J]. 丁德紅.  紅外技術(shù). 2017(09)
[4]基于分段均衡的紅外熱圖像偽彩色編碼[J]. 白艷濤,王素玉.  激光與紅外. 2017(08)
[5]“高分四號”衛(wèi)星大面陣紅外相機(jī)視頻處理電路的FPGA設(shè)計[J]. 劉濤,張曄,李亮,王洋,張旭,黃競,王華.  航天返回與遙感. 2017(03)
[6]紅外圖像校正與增強(qiáng)技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 張寶輝,姚立斌,張巍偉,陳瑩妍,王潤宇.  紅外技術(shù). 2017(06)
[7]紅外焦平面陣列的盲元自適應(yīng)快速校正[J]. 李凌霄,馮華君,趙巨峰,徐之海,李奇.  光學(xué)精密工程. 2017(04)
[8]高性能短波紅外InGaAs焦平面探測器研究進(jìn)展[J]. 邵秀梅,龔海梅,李雪,方家熊,唐恒敬,李淘,黃松壘,黃張成.  紅外技術(shù). 2016(08)
[9]應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測的中波紅外相機(jī)設(shè)計[J]. 陳凱,孫德新,劉銀年.  紅外技術(shù). 2016(06)
[10]數(shù)字化紅外焦平面技術(shù)[J]. 姚立斌,陳楠,張濟(jì)清,紀(jì)忠順,鐘昇佑,李正芬,韓慶林.  紅外技術(shù). 2016(05)

碩士論文
[1]基于DM3730的長波紅外相機(jī)系統(tǒng)[D]. 公彥超.天津大學(xué) 2014



本文編號：3676521