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【6h】

小型化红外热像仪信号处理方法研究及实现

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摘要

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外发展概况

1.2.1红外热成像系统的发展概况

1.2.2红外热像仪信号处理系统架构的发展概况

1.2.3红外热像仪信号处理算法的发展概况

1.3本论文主要工作和内容安排

2小型化红外热像仪系统设计

2.1.1探测器简介

2.1.2探测器工作原理及偏压分析

2.1.3探测器配置分析

2.2红外热像仪信号处理系统硬件架构设计

2.2.1硬件架构具体设计

2.2.2低噪声信号处理电路设计分析

2.3红外热像仪信号处理系统软件架构设计

2.3.1 Avalon-ST接口

2.3.2 Avalon-MM接口

2.3.3高性能存储器仲裁系统

2.3.4基于Qsys平台和Avalon总线的分层软件架构设计

2.4本章小结

3红外热像仪信号处理算法研究

3.1非均匀性校正算法研究

3.1.1基于统计的非均匀性校正算法

3.1.2基于配准的非均匀性校正算法

3.1.3图像运动检测算法

3.2时域降噪算法研究

3.2.1时域降噪算法

3.2.2传统运动自适应时域降噪算法

3.2.3改进型运动自适应时域降噪算法

3.3直方图均衡算法研究

3.3.1传统平台直方图均衡算法

3.3.2自适应平台直方图均衡算法

3.4本章小结

4红外热像仪信号处理算法实现

4.1非均匀性校正算法实现方案

4.2运动自适应时域降噪算法实现方案

4.3改进型直方图均衡算法实现方案

4.4本章小结

5小型化红外热像仪系统测试与验证

5.1红外热像仪成像性能测试

5.2红外热像仪信号处理算法实现效果验证

6结束语

致谢

参考文献

附录

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摘要

红外热像仪能将物体发出的不可见红外热辐射转变为可见光图像,受昼夜、天气影响较小。以非制冷红外探测器为核心的红外热像仪还具有小型化的特点,在军事、航天、车载、安防等领域有着广泛的应用前景。 目前,非制冷红外探测器的输出信号普遍具有非均匀性严重、热噪声大、对比度低等缺陷,限制了小型化红外热像仪的应用领域。因此,研究小型化红外热像仪信号处理方法有着很重要的意义。 本论文以法国ULIS公司PICO640 Gen2TM非制冷红外探测器为研究对象,首先分析了探测器的工作原理和配置方案,并在此基础上设计了PICO640 Gen2TM+FPGA的红外热像仪硬件架构。其次,根据探测器噪声要求,设计了低噪声信号处理硬件电路,大幅度降低了探测器输出噪声。然后,研究并提出了基于Qsys和Avalon总线的分层软件架构。最后,在小型化红外热像仪软硬件架构下,着重研究红外热像仪信号处理算法,改进并使用FPGA实现了考虑运动判断的基于场景的非均匀性校正算法、改进型运动自适应时域降噪算法和自适应平台直方图均衡算法,以子系统的形式将算法应用于系统软件架构中。 实验结果表明,本文设计的红外热像仪具有体积小、功耗低、图像质量高等优点,图像指标满足应用要求。各信号处理算法改善了小型化红外热像仪的图像质量,提高了小型化红外热像仪的实用性。

著录项

  • 作者

    吴骁斌;

  • 作者单位

    南京理工大学;

  • 授予单位 南京理工大学;
  • 学科 光学工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 隋修宝;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    小型化; 红外热像仪; 信号处理;

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