一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外圖像采集技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)不斷地向外發(fā)射輻射能。紅外圖像采集系統(tǒng)可將物體自然發(fā)射的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可見的紅外圖像，因?yàn)椴煌矬w或同一物體的不同部位具有不同的紅外輻射特性，所以在紅外圖像采集儀器上得到的圖像也不相同，從而使人眼的視覺感知范圍擴(kuò)展到裸眼看不到的紅外輻射光譜區(qū)。
[0003]被采集物的紅外輻射透過(guò)紅外鏡頭聚焦于紅外探測(cè)器的焦平面，紅外探測(cè)器將熱輻射轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，經(jīng)過(guò)紅外探測(cè)器的讀取電路，再由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后利用現(xiàn)代數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，改善其成像質(zhì)量。最后將圖像顯示到IXD屏上，這樣人眼就可以清晰的看到被采集物的紅外圖像。
[0004]傳統(tǒng)的圖像采集和處理平臺(tái)大多依托CPU或者DSP芯片作為核心器件，控制圖像采集，存儲(chǔ)和運(yùn)算處理，其特點(diǎn)是采用CPU或者DSP進(jìn)行串行化的處理。首先CPU控制紅外探測(cè)器進(jìn)行紅外圖像采集，得到圖像數(shù)據(jù)后再通過(guò)CPU本身或者DSP對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字圖像處理。
[0005]通過(guò)對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的考慮，很容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn):(1)在紅外圖像采集過(guò)程中，紅外探測(cè)器容易受溫度的影響，由于紅外探測(cè)器本身工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度，導(dǎo)致對(duì)熱輻射的模擬轉(zhuǎn)換出現(xiàn)失真，從而影響采集的圖像質(zhì)量。(2)CPU和DSP無(wú)法滿足一些包含復(fù)雜算法和實(shí)時(shí)高流量的數(shù)字圖像處理，以CPU和DSP為核心則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中紅外圖像采集過(guò)程中容易導(dǎo)致圖像失真缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)，包括:紅外探測(cè)器、AD溫度轉(zhuǎn)換器、AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、偏置電壓輸出電路、TEC控制器和FPGA，F(xiàn)PGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)圖像采集控制器;
[0008]紅外探測(cè)器分別通過(guò)AD溫度轉(zhuǎn)換器、AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與圖像采集控制器相連；AD溫度轉(zhuǎn)換器用于將紅外探測(cè)器的模擬溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像采集控制器；AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于將紅外探測(cè)器采集的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至圖像采集控制器；
[0009]圖像采集控制器分別通過(guò)偏置電壓輸出電路、TEC控制器與紅外探測(cè)器相連；偏置電壓輸出電路用于為紅外探測(cè)器提供偏置電壓；TEC控制器用于調(diào)整紅外探測(cè)器的溫度。
[0010]在上述技術(shù)方案中，偏置電壓輸出電路還與TEC控制器相連；TEC控制器還用于采集紅外探測(cè)器的當(dāng)前環(huán)境溫度，并根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度調(diào)整紅外探測(cè)器的溫度。
[0011]在上述技術(shù)方案中，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度調(diào)整紅外探測(cè)器的溫度，具體為:
[0012]圖像采集控制器根據(jù)AD溫度轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整輸出到偏置電壓輸出電路的控制信號(hào)，控制偏置電壓輸出電路提供給TEC控制器的電壓值。
[0013]在上述技術(shù)方案中，F(xiàn)PGA還包括圖像處理模塊；
[0014]圖像采集控制器將采集到的數(shù)字圖像信號(hào)傳送至圖像處理模塊，圖像處理模塊用于對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理。
[0015]在上述技術(shù)方案中，F(xiàn)PGA設(shè)置有IXD接口，F(xiàn)PGA將處理后的圖像信號(hào)通過(guò)IXD接口發(fā)送至外部的IXD顯示屏。
[0016]在上述技術(shù)方案中，對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理，包括:
[0017]對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行非均勻校正、中值濾波、溫度識(shí)別、圖像增強(qiáng)、光標(biāo)疊加中的一種或多種處理。
[0018]在上述技術(shù)方案中，F(xiàn)PGA還包括:緩存器、寄存器、復(fù)位電路，且FPGA外部集成閃存。
[0019]在上述技術(shù)方案中，AD溫度轉(zhuǎn)換器和AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器均為ADS850，偏置電壓輸出電路為DA轉(zhuǎn)換器AD5324。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)，引入獨(dú)立雙AD轉(zhuǎn)換的處理方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和溫度轉(zhuǎn)換分離開，分別使用獨(dú)立的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將圖像數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)分離開，保證圖像數(shù)據(jù)處理時(shí)不受溫度影響，處理精度更高。獨(dú)立雙AD轉(zhuǎn)換電路使得圖像采集控制器可以實(shí)時(shí)得到準(zhǔn)確的溫度信息，從而保證對(duì)紅外探測(cè)器的溫度控制更加精確，減小紅外探測(cè)器采集數(shù)據(jù)的失真。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的紅外圖像采集處理系統(tǒng)采用FPGA處理，在保證功能和性能的同時(shí)，省掉了 DSP這一高價(jià)器件，節(jié)省整體的成本；同時(shí)可以提高處理速度。
[0021]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0022]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0023]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中紅外圖像采集處理系統(tǒng)的第一結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中紅外圖像采集處理系統(tǒng)的第二結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中圖像處理模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中紅外圖像采集處理系統(tǒng)的第三結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中紅外圖像采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0030]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)，圖1為該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，具體包括:紅外探測(cè)器10、AD溫度轉(zhuǎn)換器20、AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器30、偏置電壓輸出電路40、TEC (Thermoelectric Cooler，半導(dǎo)體致冷器)控制器 50 和 FPGA (Field Programmable GateArray,即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，F(xiàn)PGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)圖像采集控制器60。
[0031]具體的，參見圖1所示，紅外探測(cè)器10分別通過(guò)AD溫度轉(zhuǎn)換器20、AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器30與圖像采集控制器60相連。其中，AD溫度轉(zhuǎn)換器20用于將紅外探測(cè)器10的模擬溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像采集控制器60 ;該紅外探測(cè)器10的模擬溫度數(shù)據(jù)具體為紅外探測(cè)器的環(huán)境溫度或芯片內(nèi)部溫度。AD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器30用于將紅外探測(cè)器10采集的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至圖像采集控制器60 ;圖像采集控制器60接收到一幅完整數(shù)字圖像信號(hào)后即可以將該整幅圖像數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給后續(xù)的處理模塊進(jìn)行處理。
[0032]同時(shí)，圖像采集控制器60分別通過(guò)偏置電壓輸出電路40、TEC控制器50與紅外探測(cè)器10相連；偏置電壓輸出電路40用于為紅外探測(cè)器10提供偏置電壓；TEC控制器50用于調(diào)整紅外探測(cè)器10的溫度。
[0033]其中，TCE控制器為熱能轉(zhuǎn)換控制器，圖像采集控制器60控制TEC控制器50的開關(guān)(圖1中的SHDN)，TEC控制器50根據(jù)檢測(cè)到的紅外探測(cè)器10的當(dāng)前環(huán)境溫度調(diào)整該紅外探測(cè)器的溫度。偏置電壓輸出電路40用于為紅外探測(cè)器10提供偏置電壓，使得紅外探測(cè)器10正常工作。圖像采集控制器60根據(jù)紅外探測(cè)器的工作時(shí)序，實(shí)時(shí)產(chǎn)生圖像采集控制信號(hào)，使得紅外探測(cè)器能夠?qū)崟r(shí)的連續(xù)的輸出紅外圖像數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種紅外圖像采集處理系統(tǒng)，引入獨(dú)立雙AD轉(zhuǎn)換的處理方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和溫度轉(zhuǎn)換分離開，分別使用獨(dú)立的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將圖像數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)分離開，保證圖像數(shù)據(jù)處理時(shí)不受溫度影響，處理精度更高。獨(dú)立雙AD轉(zhuǎn)換電路使得圖像采集控制器可以實(shí)時(shí)得到準(zhǔn)確的溫度信息，從而保證對(duì)紅外探測(cè)器的溫度控制更加精確，減小紅外探測(cè)器采集數(shù)據(jù)的失真。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的紅外圖像采集處理系統(tǒng)采用FPGA處理，在保證功能和性能的同時(shí)，省掉了 DSP這一高價(jià)器件，節(jié)