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基于FPGA的非制冷红外成像系统的硬件设计

作　者: 易波
导　师: 顾国华; 袁祁刚
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 非制冷红外焦平面阵列非均匀性校正时域高通滤波盲元检测线性灰度变换红外成像系统
分类号: TN216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

经过近几十年的发展,非制冷红外成像系统以其价格低、功耗低、结构简单、体积小等优势被广泛应用于军事和民用领域。因此开展本课题研究有较为重要的实用意义。本文从介绍国内外成像技术发展概况入手,分析了红外热成像系统的基本原理和影响成像质量的主要因素,在此基础上针对法国ULIS公司的非制冷红外探测器进行硬件电路及软件处理算法等进行系列研究,最终完成了成像质量较高的低成本、便携式热成像系统,具体工作包括：设计了红外成像系统的硬件电路——红外探测器的驱动电路、A/D采集电路、基于FPGA的信号处理电路、TEC温控电路和D/A视频转换电路；分析和研究了红外成像系统中的图像处理关键算法,包括在研究分析两点非均匀性校正算法基础上提出的基于运动检测的时域高通滤波非均匀性校正算法,盲元检测和补偿算法,以及在研究基于阈值的分段线性灰度变换算法基础上提出的改进的帧间滤波算法；最后,进行了系统调试及整机性能测试,表明该红外热成像系统成像性能良好,并且满足了低成本、体积小的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 红外成像系统概述  9-11
    1.1.1 红外成像系统工作原理  9
    1.1.2 红外成像系统国内外发展现状  9-11
  1.2 课题背景及意义  11-12
  1.3 本文的主要工作  12-14
2 红外成像系统的硬件电路设计  14-26
  2.1 系统的整体设计  14-15
  2.2 各单元模块设计  15-24
    2.2.1 探测器接口板  16-17
    2.2.2 驱动板  17-20
    2.2.3 数据处理板  20-22
    2.2.4 电源板  22-24
  2.3 电路抗干扰设计  24-26
3 红外成像系统的关键算法研究  26-42
  3.1 非均匀性校正  26-32
    3.1.1 非均匀性产生的原因  26-27
    3.1.2 非均匀性校正方法  27-32
  3.2 盲元检测及补偿  32-36
    3.2.1 盲元的定义及产生的原因  32-33
    3.2.2 盲元的检测  33-34
    3.2.3 盲元补偿  34-35
    3.2.4 本文采取的盲元检测及补偿算法  35-36
  3.3 图像增强算法  36-42
    3.3.1 分段线性变换  36-37
    3.3.2 基于阈值的分段线性变换  37-39
    3.3.3 图像的滤波算法  39-42
4 红外成像系统的软件设计  42-47
  4.1 系统软件流程  42-45
    4.1.1 红外探测器控制模块  42-44
    4.1.2 图像预处理模块  44-45
  4.2 软件开发平台  45-47
    4.2.1 PLD开发软件QuartusⅡ  45
    4.2.2 Verilog HDL硬件描述语言  45-47
5 系统调试  47-50
6 结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-54

基于FPGA的非制冷红外成像系统的硬件设计

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