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非制冷红外成像系统实时图像处理研究

作　者: 杨吉
导　师: 钱芸生
学　校: 南京理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 非制冷红外成像系统红外焦平面阵列信号完整性分析 FPGA 非均匀校正中值滤波
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

近年来红外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。本论文第一章介绍红外成像技术的发展、状况、应用前景和本论文的研究背景及所做的工作。第二章主要研究红外成像系统的理论基础,包括:红外图像特点和红外焦平面阵列的非均匀性研究,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。第三章的主要内容是:根据上一章的图像算法,完成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;同时为保证图像的质量,在PCB板设计时考虑了信号的完整性分析。第四章完成的主要研究是:在第三章的硬件平台上,利用FPGA强大的数据处理能力和灵活的编程方法,完成实时红外图像处理算法,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的图像,成像效果理想。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-12
  1.1 红外成像技术的发展及现状  7-9
    1.1.1 制冷型红外热成像技术的发展及现状  7-8
    1.1.2 非制冷型红外热成像技术的发展及现状  8-9
  1.2 非制冷红外热成像技术发展优势  9-10
  1.3 非制冷红外热成像系统的应用前景  10-11
  1.4 本文研究背景和主要内容  11-12
2 红外成像理论基础  12-26
  2.1 红外图像特点及非均匀性因素分析  12-14
    2.1.1 红外图像特点  12-13
    2.1.2 非均匀性产生因素  13-14
  2.2 非均匀性校正算法  14-18
    2.2.1 两点非均匀性校正算法  14-16
    2.2.2 多点非均匀性校正算法  16-18
  2.3 红外图像增强  18-26
    2.3.1 自适应分段线性变换  19-22
    2.3.2 图像的中值滤波  22-26
3 红外图像处理系统设计  26-45
  3.1 系统结构介绍  26-39
    3.1.1 数据采集模块  27-29
    3.1.2 图像处理模块  29-35
    3.1.3 视频合成模块  35-39
  3.2 PCB设计  39-45
    3.2.1 时钟设计  39-41
    3.2.2 电源完整性设计  41
    3.2.3 信号时延设计  41-45
4 FPGA实现实时图像处理  45-63
  4.1 FPGA的硬件资源  45-52
    4.1.1 FPGA简介  45
    4.1.2 Cyclone的特性  45-46
    4.1.3 Cyclone的内部结构描述  46-47
    4.1.4 逻辑阵列块(LAB)  47-48
    4.1.5 逻辑单元(LE)  48-49
    4.1.6 内嵌存储器  49
    4.1.7 全局时钟网络和锁相环  49-51
    4.1.8 Cyclone的配置  51
    4.1.9 FPGA的开发流程  51-52
  4.2 FPGA非均匀校正算法研究  52-58
    4.2.1 浮点数的定义  53
    4.2.2 两点法非均匀校正模块  53-54
    4.2.3 地址发生器  54-55
    4.2.4 多位乘法器  55-56
    4.2.5 多位加法器  56-58
  4.3 FPGA实时图像增强算法研究  58-62
    4.3.1 MAX_MIN算法实现中值滤波  58-62
  4.4 本章小节  62-63
5 结束语  63-65
  5.1 本论文的工作总结  63-64
  5.2 有待进一步进行的工作  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-67

非制冷红外成像系统实时图像处理研究

内容摘要

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