非制冷红外热像图像处理技术研究

摘要

无沦是在军事上，还是商业上，红外热成像系统都发挥着重要的作用。近年来红外热成像系统在军事和民用领域得到了迅速的发展。非制冷红外热成像系统，以其价格低、可靠性高、体积小、功耗低等优势在红外热成像系统的发展中占据着重要地位。本文在非制冷红外热成像系统基本理论和红外图像处理算法研究的基础上，设计并研制了具有实时图像处理功能的非制冷红外热成像系统，取得了很好的成效。 非制冷红外成像系统的基本理论研究是研制非制冷红外成像系统的理论基础。基本理论研究包括：红外焦平面阵列的成像原理研究和红外图像特点研究等。根据上述理论的研究，提出了红外成像算法，包括红外非均匀校正算法和图像增强算法等。 根据图像处理算法的要求，完成了非制冷红外成像系统的硬件设计，硬件系统包括：AD数据采集模块，图像处理模块和视频合成模块。为保证图像信号的质量，在PCB板设计时考虑了信号的完整性分析。图像处理模块主要山FPGA和DSP组成。利用FPGA强大的数据处理能力，完成实时红外图像处理，包括非均匀校正算法和图像增强算法。 目前，该系统已经可以正常工作，并在监视器上实时显示经过红外图像算法处理过的热图像，成像效果比较理想。

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1 绪论

1.1非制冷红外热成像技术的发展概况

1.2本文的研究背景和意义

1.3本文的工作

2非制冷红外热成像系统的基本理论

2.1红外辐射的基本理论

2.2红外光学系统

2.3非制冷焦平面阵列探测理论

2.3.1非制冷焦平面探测原理与分类

2.3.2铁电-热电型探测器

2.3.3电阻型微测辐射热计

2.4红外图像处理算法研究

2.4.1红外图像特点及非均匀性因素分析

2.4.2两点温度定标非均匀性校正算法

2.4.3高通滤波非均匀性校正算法

2.4.4 LMS自适应非均匀性校正算法

2.4.5 LMS自适应与两点温度定标非均匀性校正综合算法

2.4.6盲元检测及补偿

2.5红外图像增强

2.5.1直方图

2.5.2自适应分段线性变换

3红外图像处理系统设计

3.1红外图像处理系统总体结构

3.2高速A/D模块

3.3 FPGA实时图像处理模块

3.3.1 FPGA结构及介绍

3.3.2 FPGA非均匀性校正算法研究

3.4 DSP系统

3.5键盘接口模块的硬件设计

3.6视频合成模块

3.7 PCB设计

3.7.1时钟设计

3.7.2电源完整性设计

3.7.3信号时延设计

4红外图像处理系统的应用

4.1非制冷红外热像仪的结构

4.2非制冷红外热像仪的环境适应性实验

4.3非制冷红外热像仪的视距实验

4.4非制冷红外热像仪的MRTD测试

5结束语

5.1论文的工作总结

5.2有待进一步进行的工作

致谢

参考文献