[發明專利]基于Soc的小型化紅外成像器機芯組件

在審

• 申請號: 201611145528.3
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106791495A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 原亮;毛貴超;郭肇敏;張志恒;支毳鵬;郭文其
• 申請（專利權）人: 航天海鷹光電信息技術(天津)有限公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;H04N5/225
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 周恒

技術領域

本發明屬于紅外成像器數字圖像采集技術領域，具體涉及一種基于Soc的小型化紅外成像器機芯組件。

背景技術

紅外成像技術由上世紀二戰后興起，在國防軍事，工農業生產和商業民用領域發展迅速并取得廣泛應用。隨著技術的發展，紅外成像技術在各個領域的應用越來越受到人們的重視，發揮著舉足輕重的作用。可以說紅外成像技術的發展水平是衡量一個國家國防能力和工業化信息化水平的重要指標之一。

紅外成像的基本原理是通過鏡頭聚焦，紅外探測器將目標物體的熱量信息轉換成電信號，機芯組件將此電信號轉換、處理為圖像信息并輸出到顯示終端。隨著技術的發展上述的基本成像功能已經不能滿足日新月異的應用需求，紅外成像器機芯組件也隨之不斷改進與升級，在網絡傳輸、圖像處理、視頻壓縮、存儲、交互控制等高新復雜的技術領域進行了廣泛的拓展。

傳統的紅外成像器機芯組件的核心處理系統大多分為兩種架構：FPGA+DSP處理系統和FPGA+“軟核”處理系統。前者憑借DSP較強的運算和數據處理能力，配合FPGA流水線和并行處理機制，能夠很好實現紅外成像的非均勻校正，壞元替代，視頻合成等主要功能。一般可以通過串口進行交互控制，通過模擬監視器或數字采集設備顯示紅外圖像。此架構的主要優勢在于處理器功能強大，能夠實現復雜的數據處理算法，缺點在于集成度低，功耗高，電路體積龐大。后者使用了FPGA內部“軟核”代替了DSP，能夠完全實現紅外成像的基本功能，并且具有體積小，功耗低的優勢。但是由于“軟核”處理器性能的限制，當其應用在網絡傳輸，視頻壓縮與存儲等高性能需求領域時便有些力不從心。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：目前紅外成像器機芯組件需要具備豐富多樣的功能和高端性能的同時兼具體積小，重量輕，集成度高，擴展方便等迫切的應用需求。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于Soc的小型化紅外成像器機芯組件，該組件包括：探測器信號調理模塊、視頻壓縮存儲與網絡傳輸模塊；

所述探測器信號調理模塊包括：模擬信號跟隨運放、差分放大運放、AD轉換運放；探測器輸出的模擬信號首先輸入模擬信號跟隨運放，再由差分放大運放將單端信號轉為差分輸出，極大的抑制了信號的共模噪聲，再通過AD轉換運放轉換為數字信號輸入到視頻壓縮存儲與網絡傳輸模塊進行圖像處理；

所述視頻壓縮存儲與網絡傳輸模塊包括FPGA模塊和ARM模塊；其中，FPGA模塊和ARM模塊集成于Soc內；所述FPGA模塊用于完成數字圖像的預處理，預處理操作包括非均勻校正，壞元替代，疊加十字光標；FPGA模塊處理后的圖像數據輸出LVDS數字視頻數據和PAL制式的模擬視頻數據；同時，FPGA模塊處理后的圖像數據通過AXI總線傳輸至ARM模塊；

所述ARM模塊用于對圖像數據進行圖像壓縮編碼，并通過網口輸出壓縮圖像，同時通過SD卡完成圖像的存儲。

其中，所述ARM模塊用于完成H.264圖像壓縮工作；

H.264圖像壓縮過程包括信號處理、信號量化、信號編碼三個階段；第一是信號處理階段，該階段把圖像信號進行變換、處理，使數據處于易壓縮、量化的狀態；第二是量化階段，量化是用少量值表示多量值的過程；第三是信號編碼，即無失真編碼，最后產生壓縮碼流；整個過程的圖像數據由DDR進行緩存，壓縮后的視頻圖像由SD卡進行存儲或經由網口對外輸出。

其中，所述組件還包括供電系統模塊，其用于為組件整體提供電源，包括對探測器的供電，對Soc和相關外設提供電源。

(三)有益效果

與現有技術相比較，本發明具備如下有益效果：本發明提供了一種基于Soc的紅外成像器機芯組件，共三塊電路板，尺寸為32mm×32mm×20mm。總重量小于23g。能實現紅外成像，網絡傳輸，視頻壓縮，圖像存儲與回放等多種功能，系統輕小簡便且具有實用性。

附圖說明

圖1為本發明的機芯系統總體框架圖。

圖2為本發明探測器信號讀出與調理模塊框架圖。

圖3為本發明視頻壓縮存儲與網絡傳輸模塊框架圖。

圖4為本發明供電系統模塊框架圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于Soc的小型化紅外成像器機芯組件，該組件包括：探測器信號調理模塊、視頻壓縮存儲與網絡傳輸模塊；