[实用新型]一种可变增益放大器的非均匀性校正系统

说明书

技术领域

本实用新型属于红外焦平面器件信号处理技术，具体指一种可变增益放大器的非均匀性校正系统，可应用于机载红外成像、红外预警等对红外图像质量及信号处理实时性要求较高的场合。

背景技术

近年来，随着红外技术的快速发展，其应用领域也日益广泛，已渗透到军事和国民经济的各个领域，如红外侦察、红外跟踪制导、红外预警、环境监测、资源调查、工程建设等，对于推动经济建设、社会进步、环境的改善和国防建设起到了重大的作用。

在航空航天领域，由红外焦平面器件为核心构成的光电仪器是对地观测、军事侦察等卫星的重要载荷。但由于制作工艺的限制和背景辐射的影响，红外焦平面器件各像元的输出信号之间均匀性很差，传统的非均匀性校正都是通过软件对获取的红外数字图像进行后处理，这种处理方法的实时性较差，而且一定程度上影响了系统的动态范围。

红外焦平面器件的非均匀性校正作为红外技术中一个重要的研究方向，受到了广泛的关注。已有许多人对其展开了研究工作，并取得了一些成果。

在公开号为CN101303258A的申请中，公开了一种应用于红外焦平面成像系统的像元增益控制方法。其方法是利用电阻网络与运放来实现像元增益控制，通过模拟开关的切换进行增益的设置。

上述方法在增益设定的精度与速度上均有一定的局限性，针对该问题，本发明提出使用数模转换器DAC与可变增益放大器VGA实现增益的高精确、快速控制，可变增益放大器VGA生产厂商提供增益与输入模拟电压严格的、明确的计算公式，只要输入电压的精度与变化速度足够高，对应的增益就能达到很高的精度与速度，如今高性能的数模转换器DAC种类多、应用广，其精度及速度都能达到很高的水平，所以使用该方法能实现对增益高精度、快速控制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可变增益放大器的非均匀性校正系统，能够高精度、快速实现输出信号增益控制，实时调整红外焦平面器件像元响应的非均匀性。

由于制作工艺的限制和背景辐射的影响，红外焦平面器件各像元的输出信号之间均匀性很差，如图1中(1)所示；通过在红外焦平面成像系统前放置标准黑体找出各像元中最低响应值，可得到各像元的增益系数，再对每个像元分别设置各自的增益系数，使其响应均匀一致，校正结果如图1中(2)所示；这样不仅可以降低红外焦平面器件的非均匀性，同时也可以扩大系统的动态范围，增益控制后动态范围由ΔP扩大到ΔP′，如图2所示；方法步骤如图3所示；系统构成如图4所示。

一种可变增益放大器的非均匀性校正系统，包括：现场可编程门阵列FPGA、存储器FLASH、数模转换器DAC和可变增益放大器VGA，其特征在于：现场可编程门阵列FPGA的逻辑单元数不少于30000个、I/O管脚数不少于200个；存储器FLASH的容量不低于1Mbit；数模转换器DAC的更新率不低于100MSPS、分辨率不低于12bit；可变增益放大器VGA的增益可变范围不低于10dB、增益误差不高于0.5dB，存储器FLASH输出连接现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA输出连接数模转换器DAC，数模转换器DAC输出连接可变增益放大器VGA。

一种可变增益放大器的非均匀性校正方法包括以下步骤：

(1)在红外焦平面成像系统前放置一个标准黑体，调整该黑体的温度，使红外焦平面器件中响应最大的像元刚好达到饱和状态，记录此时红外焦平面器件所有像元的响应信号DN值N₁，N₂，N₃…N_n，设其中最小值为N_min，计算出各像元对应的增益值k_i并存储下来，其中

(2)根据步骤(1)得到的增益值k_i，通过可变增益放大器VGA生产厂商给出的输出增益-输入电压换算公式，计算出与增益k_i对应的输入电压V_i,i＝1,2,3...n；

(3)根据步骤(2)得到的输入电压值V_i，通过数模转换器DAC生产厂商给出的内部编码-输出电压的换算公式，计算出与V_i对应的二进制编码CODE_i,i＝1,2,3...n；

(4)将步骤(3)得到的二进制编码CODE_i写入存储器FLASH中；