基于FPGA的紅外成像系統(tǒng).pdf

1、任何溫度高于絕對零度（-273℃）的物體都會自發(fā)地向外發(fā)出紅外輻射能量。物體隨著溫度的不同向外輻射能量不同?；谶@種成像特點，紅外成像技術(shù)可以克服許多外界制約因素如霧霾、黑夜等，因此紅外成像系統(tǒng)有很大的應(yīng)用前景。紅外探測器最早應(yīng)用于軍事方面，但近年來由于紅外焦平面制造技術(shù)的發(fā)展、制造價格及成本下降等因素的影響，紅外技術(shù)逐漸從軍事領(lǐng)域延伸到民用領(lǐng)域。尤其是在安全監(jiān)控、森林防火、工廠環(huán)境、醫(yī)療監(jiān)測等方面取得了較大的發(fā)展。由于應(yīng)用場合的多樣化

2、，紅外熱像儀的便攜性便顯得至關(guān)重要。
　　論文介紹了紅外成像技術(shù)的原理、應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀。根據(jù)紅外圖像傳感器和紅外圖像的特點，在分析、比較多種系統(tǒng)組成方案的基礎(chǔ)上，本論文選定了基于FPGA的便攜式紅外圖像處理系統(tǒng)。論文采用293×392微測輻射熱計作為紅外探測器，以Altera公司CycloneII系列FPGA EP2C35F484C8N芯片作為系統(tǒng)核心處理器。
　　該系統(tǒng)包含了紅外成像系統(tǒng)的驅(qū)動電路、FPGA信號處理電路以

3、及顯示電路。驅(qū)動電路的設(shè)計包括低噪聲偏置電壓源，保證紅外探測器正常工作的時序驅(qū)動電路，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。紅外探測器將目標(biāo)物體的信息轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，由驅(qū)動電路中的AD9240模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號進行ADC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成14bit的數(shù)字信號。該數(shù)字信號輸入到FPGA后，由FPGA進行圖像對比度增強、去背景噪聲等圖成像處理操作。同時設(shè)計SDRAM進行數(shù)據(jù)緩存，供FPGA調(diào)用進行后續(xù)操作?？紤]到FPGA輸出數(shù)據(jù)與SDRAM接收速率不匹配，以

4、及FPGA從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)時也會存在速率不匹配問題，所以數(shù)據(jù)傳遞通過FIFO完成。FPGA將處理后的14位數(shù)字信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADV7123轉(zhuǎn)換成模擬信號，并且通過Verilog語言編程模擬輸出行有效、幀有效的時序，完成紅外圖像的最終顯示。
　　論文搭建了基于FPGA的紅外成像系統(tǒng)硬件平臺，利用Altiume Designer軟件繪制驅(qū)動電路四層板電路的電路原理圖和 PCB板，并進行了調(diào)試。采用 Verilog語言編寫了應(yīng)用