非制冷红外成像系统算法评估技术的研究

摘要

红外技术作为一种发现、探测和识别目标的重要手段在军民两用技术中有着广泛的应用，焦平面阵列技术的发展极大地提高了系统的性能。随着非制冷红外焦平面阵列的不断发展，红外技术的应用范围将越来越广泛。但非制冷红外焦平面存在一定的缺陷，所输出的图像若不经过图像处理则无法清楚地显示，因此寻求一种合适的便于硬件实时处理的图像算法是设计一种优秀的红外成像系统所必需的。为此本文对红外图像算法进行了研究，并设计了非制冷红外成像系统的图像算法评估系统。　　本论文围绕“非制冷红外成像系统的算法评估系统”这一课题，介绍了红外焦平面探测器的应用、现状、发展与图像处理算法；设计并改进了非制冷红外焦平面阵列的驱动电路和温控电路，实现了焦平面驱动电路的小型化；完成了非制冷红外焦平面阵列信号采集模块和与PC机的串口通讯模块的设计；最后在采集到的原始红外图像的基础上，在PC机上利用Matlab等软件对采集的红外图像进行非均匀性校正和图像增强等图像处理算法的仿真和评估，在仿真结果的基础上提出了便于硬件实现的实时图像处理算法。

目录

文摘

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1.绪论

1.1红外探测技术的发展概况

1.1.1红外探测器的发展概况

1.1.2红外焦平面阵列(IRFPA)的发展现状和趋势

1.1.3红外焦平面热成像技术的应用

1.2国内、外非制冷热成像技术发展差距与战略对策

1.3本文研究背景和主要内容

2.非制冷红外成像原理和处理算法

2.1红外图像的产生机理及特点

2.2非均匀性校正算法研究

2.2.1两点校正法

2.2.2时域高通滤波器法

2.2.3 LMS自适应非均匀性校正算法

2.3红外图像增强处理算法

2.3.1二维时间延迟积分(2D-TDI)

2.3.2直方图

2.3.3自适应分段线性变换

2.4盲元检测及补偿

2.4.1盲元检测

2.4.2盲元补偿

3.评估系统的软硬件设计

3.1系统的方案原理

3.2非致冷红外焦平面驱动电路的设计

3.2.1 320×240 UFPA驱动电路技术指标

3.2.2驱动电路设计

3.3 TEC温控电路设计

3.3.1热电致冷(TEC)温控原理

3.3.2 TEC电路设计

3.4 AD数据转换

3.5与PC机的通讯

3.5.1串行通讯分类

3.5.2通讯模块的接口

3.5.3通讯模块软件程序

3.6 DSP和FPGA之间的握手

3.7 DSP加载模块

4.红外图像处理算法评估实验与结果

4.1非均匀性校正算法的评估

4.1.1非均匀性及盲元测试硬件系统

4.1.2红外图像的采集

4.1.3非均匀性评估及剩余非均匀性

4.2盲元检测与补偿算法评估

4.3图像增强算法评估

4.4本章小结

5.CAN总线

5.1 CAN总线的简介

5.2 CAN控制芯片SJA1000的概述

5.3 CAN控制器与DSP的接口

5.3.1 CAN控制器的接口信号和时序

5.3.2 DSP的接口信号和时序

5.3.3 CAN控制器与DSP的接口

5.3.4逻辑电平转换

5.4 CAN总线的软件设计

6.结束语

6.1本论文的工作总结

6.2有待进一步进行的工作

致谢

参考文献