学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

非制冷红外成像设计与应用研究

作　者: 李鹏
导　师: 王军宁
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 非制冷红外成像系统 FPGA 非均匀校正成像测量摄像机标定测距
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 114次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

无论是在军事上,还是商业上,红外热成像系统都发挥着重要的作用。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。典型的非制冷红外热成像系统包括红外光学系统、非制冷红外焦平面阵列、温度稳定器,焦平面驱动电路、图像处理器、视频合成和视频显示驱动电路等。本文在非制冷红外热成像系统基本理论和红外焦平面非均匀性校正的基础上,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。同时在对计算机视觉的三维重建等基本理论进行了研究后,实现了基于红外成像的目标三维测距的具体应用。本文首先介绍了国内外红外成像的发展情况,阐述了非制冷式红外成像发展的优势,对红外图像的特点以及非均匀性产生的因素进行了分析,讨论了现有的几种非均匀性校正算法,并确定了使用两点法进行非均匀性校正。实际工作中采用DRS公司非制冷式红外焦平面器件U6000,利用FPGA+DSP的数字信号处理能力,设计制作完成了一套红外成像系统。文中根据成像器件,成像预处理,非均匀性校正,视频合成的结构分别对各部分设计作了详细的说明。同时,介绍了硬件设计中的注意事项。其次,在红外成像的应用中,本文主要考虑的是计算机视觉方向的成像测距应用。文章先阐述了计算机视觉的基本理论,包括了透视成像,摄像机标定,单目以及双目测距的原理。随后在现有的平台之上,验证了单目测距算法,完成了误差统计分析,同时设计了基于实际问题的双目测距方案,分析了方案的可实施性以及该方案的误差。最后总结了本文所取得的成果,对待进行的工作作了说明,展望了未来的发展方向。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 概述  7
  1.2 红外成像系统  7-9
  1.3 红外成像测距方法  9-10
  1.4 完成的工作  10-11
第二章非致冷红外成像系统的特点  11-17
  2.1 非致冷式红外成像  11-12
  2.2 红外图像特点及非均匀性  12-13
    2.2.1 红外图像特点  12
    2.2.2 非均匀性特点  12-13
  2.3 非均匀性校正  13-16
    2.3.1 两点校正与多点校正法  13-15
    2.3.2 其它校正方法  15-16
  2.4 小结  16-17
第三章红外成像处理系统设计与实现  17-33
  3.1 系统结构介绍  17-19
  3.2 DRS公司UIRFPA-U6000  19-23
    3.2.1 U6000  19
    3.2.2 U6000的基本功能、结构  19-21
    3.2.3 U6000的智能总线-Smart-Sensor Bus  21-22
    3.2.4 U6000工作方式  22-23
  3.3 模拟信号预处理  23-24
    3.3.1 信号放大与阻抗匹配  23-24
    3.3.2 模数转换  24
  3.4 红外图像处理  24-28
    3.4.1 FPGA与DSP的功能特点  24-25
    3.4.2 FPGA设计  25-28
    3.4.3 DSP设计  28
  3.5 合成视频输出  28-30
  3.6 PCB设计  30-33
第四章成像测量系统原理  33-49
  4.1 成像测量技术  33
  4.2 成像模型  33-38
    4.2.1 常用成像模型  33-35
    4.2.2 小孔成像中的坐标系  35-36
    4.2.3 小孔成像模型  36-38
  4.3 摄像机标定  38-42
    4.3.1 标定的目的  38
    4.3.2 透视变换矩阵标定方法  38-40
    4.3.3 改进的张正友标定方法  40-42
  4.4 测距算法基础  42-49
    4.4.1 双目成像测距原理  42-45
    4.4.2 单目成像测距原理  45-49
第五章成像测量应用  49-63
  5.1 单目测距系统平台  49-50
  5.2 单目测量实验  50-55
    5.2.1 跟踪测量系统构成  50
    5.2.2 跟踪测量实验流程  50-51
    5.2.3 实验内容  51-52
    5.2.4 实验数据统计  52-55
  5.3 双目测距方案设计  55-63
    5.3.1 实际测量需求  55-56
    5.3.2 平行测距方案  56-57
    5.3.3 非平行测距方案  57-59
    5.3.4 非平行测距方案误差分析  59-61
    5.3.5 小结  61-63
第六章结论  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-71
研究成果  71-72

非制冷红外成像设计与应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文