基于PICO384的红外成像与数字传输技术研究

摘要

非制冷红外成像系统以其体积小、功耗低、可靠性高和成本低等优势被广泛应用于军事和民用领域，且随着非制冷凝视型焦平面阵列性能的不断提高，其在红外成像精确制导方面的应用也占据着越来越大的比重。本文针对PICO384型红外焦平面研制了非制冷红外成像系统电子组件部分，并以LVDS技术实现红外视频的高速数字传输，来作为后续红外成像制导应用的技术基础。
　　本文基于PICO384红外焦平面进行的红外成像系统电子组件研制主要包括以FPGA为主处理器的红外信号处理系统的硬件设计及软件开发。文中详细介绍了硬件系统各电路模块的组成及原理图设计，主要是电源系统、A/D采集电路、信号处理电路和D/A视频转换电路等;系统软件开发主要是实现对探测器的驱动、实时红外视频图像处理和PAL制视频合成等，文中对软件系统架构中各个模块的组成及功能进行了说明，并给出了探测器驱动I2C核心配置模块的具体设计及仿真验证。本文针对红外视频图像处理实现了多种基于FPGA的实时处理算法，包括非均匀性校正、盲元检测与补偿、中值滤波、自适应分段线性变换增强以及本文提出的一种基于灰度平移与线性拉伸相结合增强方法。其中本文提出的基于灰度平移与线性拉伸相结合增强方法相较于传统的自适应分段线性变换增强方法在系统实际应用中具有更好的环境适应性，且成像的稳定性较好。在经过实时红外视频图像预处理并获得清晰的红外视频后，通过对低压差分芯片组DS92LV1023E和DS92LV1224设计硬件电路，并针对其应用进行特定的FPGA驱动程序开发，从而验证实现了红外视频数据的LVDS高速串行传输。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 非制冷红外成像系统发展概述

1．2 研究的背景与意义

1．3 论文主要工作及结构安排

2 基于PICO384的红外成像系统电子组件研制

2．1 PICO384非制冷红外焦平面介绍

2．1．1 探测器功能及其工作原理

2．1．2 探测器技术参数与管脚说明

2．2 红外成像系统硬件电路设计

2．2．1 PICO384硬件开发需求

2．2．2 硬件系统整体设计

2．2．3 芯片选型与原理图设计

2．2．4 电路版图模块布局及实物图

2．3 红外成像系统软件开发

2．3．1 软件开发平台及编程语言简介

2．3．2 PICO384软件开发需求及流程

2．3．3 软件系统模块组成与功能说明

2．3．4 I2C核心模块的编程设计及仿真验证

2．4 实验成像结果

3 实时红外视频图像预处理

3．1 非均匀性校正

3．2 盲元检测与补偿

3．3 中值滤波

3．4 红外图像增强

3．4．1 自适应分段线性变换增强

3．4．2 基于灰度平移与线性拉伸相结合增强

3．4．3 两种实时红外图像增强方法的比较

4 红外视频的LVDS传输与实现

4．1 LVDS介绍

4．2 LVDS传输硬件电路设计

4．2．1 传输系统方案设计

4．2．2 LVDS驱动／接收芯片组介绍

4．2．3 硬件电路设计

4．3 LVDS传输软件程序开发

4．3．1 LVDS发送端程序模块设计

4．3．2 LVDS接收端程序模块设计

4．4 红外视频数字传输的实现

5 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文情况

攻读硕士学位期间专利申请情况