[实用新型]红外成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及红外成像技术领域。

背景技术

目前，相关技术领域采用非制冷红外探测器，基于FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)+DSP的系统构架，实时采集红外图像并显示。以上技术多用于简单的红外监控系统，在图像的实时性以及对红外图像的分析和应用上存在不足。

发明内容

针对以上不足，本实用新型采用FPGA+ARM的系统构架。

光学系统是由透镜、反射镜、棱镜及光阑等多种光学元件按一定次序组合成的整体。在本实用新型中，光学系统的作用是将红外光线聚焦到红外探测器的焦平面上。

TEC(Thermoelectric Cooler，热电制冷器)为红外探测器提供温度控制，使得非制冷红外焦平面的温度保持恒定。

UFPA(Uncooled Focal Plane Array，非制冷焦平面阵列)是将红外线光信号转化为电信号的核心部件。

低通滤波对红外探测器的输出模拟信号进行滤波，并对此模拟信号进行放大。

FPGA负责红外图像采集系统的整体时序控制，并对采集的红外图像进行非均匀校正，并为ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令计算机)提供高速的图像输出接口。

SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存储器)作为高速缓存，用于缓存红外图像原始数据。

ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令计算机)负责红外图像的显示，提供实时在线的红外图像处理及图像分析功能，并为用户提供多种图像输出接口。

LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)实时显示红外图像及图像处理分析界面。

本实用新型在高速采集红外图像的同时，注重对红外图像的在线分析功能，并提供丰富的上层红外图像应用处理软件，提高图像处理速度。

系统提供多种红外图像在线应用软件：采用多点温度标定校正算法和直方图均衡、自适应分段线性变换增强技术，使得系统不仅具有红外图像监控能力，更能提供较高精度的温度测量能力；提供多种强大的实时在线分析功能：动态放大显示、高分辨率显示、多点温度显示、柱型测温显示、米字测温显示、伪彩色变换等；具有人脸跟踪测定温度功能，可自动保存敏感图像；可对敏感图像信息进行红外视频录制，具有回放功能；并可获取红外探测器的原始红外图像数据，可根据定制要求将图像数据转化为后一级应用系统支持格式，对红外图像的研究以及对红外图像的应用都具有宝贵价值。

附图说明

图1是红外图像系统原理框图。

具体实施方式

系统原理框图如图1所示。

系统的工作过程如下：

系统上电，TEC控制器开始检测非制冷红外焦平面的温度，然后开始对焦平面进行温度控制，使得焦平面的温度达到工作温度30℃，并持续保持稳定，精度要达到±0.01℃。

待焦平面温度稳定后，系统开始对红外探测器上电，并通过D/A为探测器设定偏置电压。FPGA发出时序控制驱动红外探测器开始工作。

红外探测器输出的红外模拟信号中含有高频成分，所以先将输出的信号进行低通滤波，然后进行A/D转换。通过A/D转换后的数字信号被FPGA读取，并缓存到SRAM中，等待ARM控制器的指示。

ARM控制器将查询FPGA是否缓存好一帧的数据，如果采集好一帧的数据，ARM就通知FPGA将这采集好的一帧数据传送给ARM。ARM将得到的一帧数据实时显示在LCD上以便查看实时采集的红外图像，并可以根据需要将所采集的图像传送至PC机上。

根据采集到的红外图像效果，可以控制ARM修改偏置电压的大小，使得红外探测器始终工作在正确的状态下，也保证了采集图像的质量。