[實用新型]紅外成像系統

無效

• 申請號: 201020125988.1
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN201622386U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 曾凡峰;馮祎;王景中
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G01J5/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本實用新型涉及紅外成像技術領域。

背景技術

目前，相關技術領域采用非制冷紅外探測器，基于FPGA(Field?ProgrammableGate?Array，現場可編程門陣列)+DSP的系統構架，實時采集紅外圖像并顯示。以上技術多用于簡單的紅外監控系統，在圖像的實時性以及對紅外圖像的分析和應用上存在不足。

發明內容

針對以上不足，本實用新型采用FPGA+ARM的系統構架。

光學系統是由透鏡、反射鏡、棱鏡及光闌等多種光學元件按一定次序組合成的整體。在本實用新型中，光學系統的作用是將紅外光線聚焦到紅外探測器的焦平面上。

TEC(Thermoelectric?Cooler，熱電制冷器)為紅外探測器提供溫度控制，使得非制冷紅外焦平面的溫度保持恒定。

UFPA(Uncooled?Focal?Plane?Array，非制冷焦平面陣列)是將紅外線光信號轉化為電信號的核心部件。

低通濾波對紅外探測器的輸出模擬信號進行濾波，并對此模擬信號進行放大。

FPGA負責紅外圖像采集系統的整體時序控制，并對采集的紅外圖像進行非均勻校正，并為ARM(Advanced?RISC?Machines，高級精簡指令計算機)提供高速的圖像輸出接口。

SRAM(Static?Random?Access?Memory，靜態隨機存儲器)作為高速緩存，用于緩存紅外圖像原始數據。

ARM(Advanced?RISC?Machines，高級精簡指令計算機)負責紅外圖像的顯示，提供實時在線的紅外圖像處理及圖像分析功能，并為用戶提供多種圖像輸出接口。

LCD(Liquid?Crystal?Display，液晶顯示器)實時顯示紅外圖像及圖像處理分析界面。

本實用新型在高速采集紅外圖像的同時，注重對紅外圖像的在線分析功能，并提供豐富的上層紅外圖像應用處理軟件，提高圖像處理速度。

系統提供多種紅外圖像在線應用軟件：采用多點溫度標定校正算法和直方圖均衡、自適應分段線性變換增強技術，使得系統不僅具有紅外圖像監控能力，更能提供較高精度的溫度測量能力；提供多種強大的實時在線分析功能：動態放大顯示、高分辨率顯示、多點溫度顯示、柱型測溫顯示、米字測溫顯示、偽彩色變換等；具有人臉跟蹤測定溫度功能，可自動保存敏感圖像；可對敏感圖像信息進行紅外視頻錄制，具有回放功能；并可獲取紅外探測器的原始紅外圖像數據，可根據定制要求將圖像數據轉化為后一級應用系統支持格式，對紅外圖像的研究以及對紅外圖像的應用都具有寶貴價值。

附圖說明

圖1是紅外圖像系統原理框圖。

具體實施方式

系統原理框圖如圖1所示。

系統的工作過程如下：

系統上電，TEC控制器開始檢測非制冷紅外焦平面的溫度，然后開始對焦平面進行溫度控制，使得焦平面的溫度達到工作溫度30℃，并持續保持穩定，精度要達到±0.01℃。

待焦平面溫度穩定后，系統開始對紅外探測器上電，并通過D/A為探測器設定偏置電壓。FPGA發出時序控制驅動紅外探測器開始工作。

紅外探測器輸出的紅外模擬信號中含有高頻成分，所以先將輸出的信號進行低通濾波，然后進行A/D轉換。通過A/D轉換后的數字信號被FPGA讀取，并緩存到SRAM中，等待ARM控制器的指示。

ARM控制器將查詢FPGA是否緩存好一幀的數據，如果采集好一幀的數據，ARM就通知FPGA將這采集好的一幀數據傳送給ARM。ARM將得到的一幀數據實時顯示在LCD上以便查看實時采集的紅外圖像，并可以根據需要將所采集的圖像傳送至PC機上。

根據采集到的紅外圖像效果，可以控制ARM修改偏置電壓的大小，使得紅外探測器始終工作在正確的狀態下，也保證了采集圖像的質量。