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非致冷红外图像DSP实时处理系统

黄竹邻  
【摘要】:基于非致冷红外热成像技术的探测器以其功耗低,重量轻,体积紧凑,且开机预热时间短和成本低等优点倍受国内外关注。由它组成的非致冷成像系统无需机械扫描机构,室温工作(不需致冷),从而使非致冷红外热像仪实现了小型化、便携化,并具有可靠性高和使用寿命长的特点,系统成本比致冷型热像仪降低近一到两个数量级。红外焦平面技术的应用涉及各个领域,从跟踪、制导、夜视、遥感等军事领域,已逐渐进入民用市场,例如,应用于天文探测,安全防范、消防、产业测温、医疗检测等方面。我国非致冷焦平面阵列技术虽已取得初步进展,但对非致冷热像仪的研究仍处在起步阶段,研制具有优秀的成像质量和智能化的热像仪,是未来热成像装置发展的方向。 本文深入研究了红外焦平面阵列的结构、工作原理及红外成像实现过程,重点剖析了红外热像仪的各个组成部件及功能; 在掌握了整个红外系统中信号的流程后,提出了基于DSP的红外焦平面热图像视频数字处理电路的设计方案和NTSC/PAL视频制式转换实现电路; 利用两点校正算法进行非均匀性校正。作者的主要工作内容如下: (1)针对热图像处理的技术指标要求,完成并实现了基于DSP 的非致冷红外热图像实时处理系统的输入接口、图像处理核心模块、输出接口和时序设计。 (2)详细分析了NTSC 和PAL 视频制式同步信号的差异,研制了NTSC/PAL 视频制式转换电路,解决了国际间热像视频技术交流障碍的难题。 (3)系统介绍了红外焦平面非均匀性产生的原因,讨论了目前常用的几种校正算法并给出其数学模型,编写了基于C 语言的两点非均匀性校正程序,并在DSP 非致冷红外热图像实时处理平台上调试成功,明显提高了热图像的成像质量。 本课题的设计都简便、易行,具有广泛的应用前景,并为非致冷热图像处理系统的进一步探索奠定了坚实的基础。


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