專利名稱：紅外模擬探測(cè)器及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外熱成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種紅外模擬探測(cè)器及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
凝視型制冷紅外焦平面探測(cè)器是目前應(yīng)用和發(fā)展非常廣泛及迅速的一種紅外探測(cè)器。其具有靈敏度高，可分辨溫差小等優(yōu)勢(shì)，是目前軍民兩用中極為重要的紅外探測(cè)裝置。目前最主流的凝視型制冷探測(cè)器材料為HgCdTe材料，就目前的使用情況來看，這種材料的探測(cè)率最高，但是其也具有自身的制造技術(shù)難點(diǎn)。其中最大的問題就是在焦平面薄膜的生長(zhǎng)過程中，HgCdTe材料中各元素的組分控制較為困難，同時(shí)其薄膜的生長(zhǎng)方式的選擇也決定了 HgCdTe材料晶格中存在位錯(cuò)，表面交叉，孿晶等現(xiàn)象，目前使用最多的生長(zhǎng)方式分子外延生長(zhǎng)術(shù)(MBE)已經(jīng)能夠較好的控制上述這些問題，但是這種生長(zhǎng)方式需要在高溫和長(zhǎng)時(shí)間的人力監(jiān)控下進(jìn)行，且生長(zhǎng)效率不高，成品率低。我國(guó)目前已經(jīng)生產(chǎn)出首批凝視型中波制冷紅外探測(cè)器，但是成品率低，數(shù)量很少；同時(shí)，國(guó)產(chǎn)探測(cè)器制冷機(jī)的工作壽命較短，不利于探測(cè)器的長(zhǎng)時(shí)間工作，在實(shí)際使用過程中會(huì)出現(xiàn)明顯的老化及性能下降現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紅外模擬探測(cè)器及其方法，能夠通過參數(shù)的設(shè)置，完成對(duì)實(shí)際探測(cè)器功能和性能兩方面的模擬，并且可以與實(shí)際探測(cè)器的成像電子學(xué)組件直接相連，以預(yù)先對(duì)電子學(xué)組件上的各種功能部件和內(nèi)部的算法效果進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證，大大縮短項(xiàng)目的開發(fā)周期，同時(shí)又可以保護(hù)實(shí)際探測(cè)器。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種紅外模擬探測(cè)器，分為硬件架構(gòu)和軟件控制兩部分，在硬件架構(gòu)中，由DSP+FPGA芯片組成中央處理單元，由SRAM芯片構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，SDRAM、FLASH芯片構(gòu)成程序執(zhí)行模塊，由外部總接口、A/D芯片構(gòu)成接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊，接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊包括與紅外成像電子學(xué)組件的驅(qū)動(dòng)電路的接口、偏置電壓過壓監(jiān)測(cè)模塊、上電順序檢測(cè)模塊，模擬信號(hào)輸出模塊包括將中央處理單元中輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A芯片和進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)的放大電路，軟件控制部分為一個(gè)上位機(jī)軟件控制臺(tái)，通過串口命令將上位機(jī)的指令直接發(fā)送給中央處理單元，從而完成對(duì)模擬探測(cè)器各種模型參數(shù)和功能參數(shù)的修改；系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先將紅外成像電子學(xué)組件和外部總接口相連，由接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊完成對(duì)外加信號(hào)的自檢和接收，繼而由用戶對(duì)需要模擬的探測(cè)器類型及探測(cè)器性能特征進(jìn)行設(shè)置，由中央處理單元生成模擬紅外圖像視頻流，最終由模擬信號(hào)輸出模塊將該數(shù)字視頻流轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并增強(qiáng)放大后向外輸出，該輸出信號(hào)由與之連接紅外成像電子學(xué)組件按照實(shí)際探測(cè)器的方式進(jìn)行接收，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換及算法處理操作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)能夠通過上位機(jī)軟件中的參數(shù)設(shè)置功能方便的對(duì)模擬探測(cè)器進(jìn)行配置，可以自由的選擇輸出圖像的格式以及各種圖像特性在模擬探測(cè)器中所占的比重。(2)針對(duì)目前我國(guó)自主研發(fā)的凝視型制冷探測(cè)器成品率較低且成本較高的問題，本套系統(tǒng)可以在使用實(shí)際探測(cè)器之前預(yù)先完成對(duì)后端紅外成像電子學(xué)組件功能和內(nèi)部算法性能的調(diào)試，同時(shí)測(cè)試驅(qū)動(dòng)電路提供的信號(hào)的正確性和安全性，可以避免出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路在長(zhǎng)時(shí)間工作后出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象而損壞探測(cè)器。(3)模擬探測(cè)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和提出能夠使得更多的科研人員在沒有實(shí)際探測(cè)器的條件下也加入到該領(lǐng)域的研究中來，為我國(guó)紅外熱成像技術(shù)水平的提升具有重要的意義。(4)本套紅外模擬探測(cè)器，能夠通過參數(shù)的設(shè)置，完成對(duì)實(shí)際探測(cè)器功能和性能兩方面的模擬，并且可以與實(shí)際探測(cè)器的成像電子學(xué)組件直接相連，以預(yù)先對(duì)電子學(xué)組件上的各種功能部件和內(nèi)部的算法效果進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證，大大縮短項(xiàng)目的開發(fā)周期，同時(shí)又可以保護(hù)實(shí)際探測(cè)器。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是模擬探測(cè)器硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。圖2是模擬探測(cè)器系統(tǒng)工作總流程圖。圖3是實(shí)際探測(cè)器的條紋非均勻性與模擬圖像條紋非均勻性效果對(duì)比，其中(a)，(b)為兩種不同的實(shí)際探測(cè)器的條紋非均勻性特征，(b) (d)為本發(fā)明中的模型計(jì)算產(chǎn)生的條紋非均勻性特征效果對(duì)比。圖4是加入了列通道增益非均勻性和未加入列通道增益非均勻性的模擬圖象的對(duì)比，其中(a)為加入了列通道增益非均勻性的模擬圖像，(b)為未加入列通道增益非均勻性的模擬圖象。圖5是加入噪聲模型的圖像，其中(a)為加入了一種噪聲特征的圖像，(b)為加入了兩種噪聲特征的圖像，(c)為加入了三種噪聲特征的圖像，(d)為加入了四種噪聲特征的圖像。圖6是加入了盲元模型的圖像，其中(a) (b) (c) (d)為不同的盲元等級(jí)設(shè)置下的含有盲元的模擬圖像。圖7是模擬探測(cè)器紅外圖像模擬流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明紅外模擬探測(cè)器分為硬件架構(gòu)和軟件控制兩部分，在硬件架構(gòu)中，由DSP+FPGA芯片組成中央處理單元，由SRAM芯片構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，SDRAM、FLASH芯片構(gòu)成程序執(zhí)行模塊，由外部總接口、A/D芯片構(gòu)成接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊，接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊包括與紅外成像電子學(xué)組件的驅(qū)動(dòng)電路的接口、偏置電壓過壓監(jiān)測(cè)模塊、上電順序檢測(cè)模塊，模擬信號(hào)輸出模塊包括將中央處理單元中輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A芯片和進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)的放大電路，軟件控制部分為一個(gè)上位機(jī)軟件控制臺(tái)，通過串口命令將上位機(jī)的指令直接發(fā)送給中央處理單元，從而完成對(duì)模擬探測(cè)器各種模型參數(shù)和功能參數(shù)的修改；系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先將紅外成像電子學(xué)組件和外部總接口相連，由接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊完成對(duì)外加信號(hào)的自檢和接收，繼而由用戶對(duì)需要模擬的探測(cè)器類型及探測(cè)器性能特征進(jìn)行設(shè)置，由中央處理單元生成模擬紅外圖像視頻流，最終由模擬信號(hào)輸出模塊將該數(shù)字視頻流轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并增強(qiáng)放大后向外輸出，該輸出信號(hào)由與之連接紅外成像電子學(xué)組件按照實(shí)際探測(cè)器的方式進(jìn)行接收，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換及算法處理操作。
本發(fā)明紅外模擬探測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上位機(jī)、DSP芯片、FPGA芯片、A/D芯片、SDRAM芯片、FLASH芯片、SRAM芯片、電源管理系統(tǒng)、D/A芯片、外部總接口，上位機(jī)與DSP芯片連接，電源管理系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)供電，DSP芯片通過VP 口和EMIF 口連接到FPGA芯片上的IO 口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的交換與采集，SRAM芯片通過數(shù)據(jù)線與地址線連接到FPGA芯片的IO 口上，用于存儲(chǔ)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)模型的計(jì)算參數(shù)以及圖像緩存，SDRAM芯片和FLASH芯片通過地址線與數(shù)據(jù)線和DSP芯片相連，用于存儲(chǔ)DSP芯片中的程序以及在系統(tǒng)上電工作時(shí)將FLASH芯片內(nèi)的程序快速讀入SDRAM芯片中，使DSP芯片正常運(yùn)行；A/D芯片為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其上的模擬輸入口與外部接口相連，用以將用戶制作的驅(qū)動(dòng)電路中的偏置電壓模擬信號(hào)接收并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)其數(shù)字輸出口與FPGA芯片相連，將偏置電壓轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)送入FPGA芯片中由FPGA芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；D/A芯片為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其上的數(shù)字口與FPGA芯片連接，將DSP芯片、FPGA芯片送出的數(shù)字視頻流轉(zhuǎn)換為模擬視頻流，同時(shí)其上的模擬口與外部總接口連接，將該模擬視頻流輸出，以供用戶采集使用；外部總接口直接與FPGA、A/D、D/A芯片連接，實(shí)現(xiàn)用戶與模擬探測(cè)器系統(tǒng)的視頻流數(shù)據(jù)交換以及偏置電壓采集；上位機(jī)通過串口與DSP芯片的UART 口連接，將用戶命令發(fā)送至DSP芯片中來對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和其他控制方式。本發(fā)明紅外模擬探測(cè)器的工作流程如圖2所示。(1)模擬探測(cè)器工作時(shí)，首先給模擬探測(cè)器通電，連接上位機(jī)與DSP芯片之間的通訊端口，在上位機(jī)的用戶界面中選擇需要外驅(qū)動(dòng)或內(nèi)驅(qū)動(dòng)的工作模式，當(dāng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)工作模式被選中后，模擬探測(cè)器自行工作，當(dāng)外驅(qū)動(dòng)工作模式被選中后，通過外部總接口連接外部驅(qū)動(dòng)電路和模擬探測(cè)器，此時(shí)DSP芯片內(nèi)部會(huì)先進(jìn)行保護(hù)探測(cè)器功能，即上電順序檢查，數(shù)字時(shí)序檢查以及偏置電壓過壓檢查，若其中任何一項(xiàng)不能夠正確執(zhí)行，則認(rèn)為此次上電未能通過，需要重新檢查外部驅(qū)動(dòng)電路的輸出，若三項(xiàng)檢查均沒有問題則認(rèn)為此次上電通過；
(2)上電通過后，DSP芯片會(huì)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，向上位機(jī)獲取用戶設(shè)置的模擬探測(cè)器各項(xiàng)參數(shù)，包括用戶預(yù)設(shè)的模擬黑體輻射溫度、非均勻性水平、各項(xiàng)探測(cè)器固有噪聲參數(shù)、盲元水平，同時(shí)DSP+FPGA芯片還會(huì)根據(jù)接收到的外部驅(qū)動(dòng)電路中提供的偏置電壓計(jì)算出其方均根值，并將該值的大小作為噪聲標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)加入到紅外圖像仿真生成中；
(3)DSP芯片收到了用戶設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)后利用探測(cè)器條紋非均勻性模型、列通道非均勻性模型、盲元統(tǒng)計(jì)規(guī)律模型、總噪聲模型來計(jì)算并產(chǎn)生仿真圖像；
(4)當(dāng)DSP+FPGA芯片完成了圖像的生成就開始按照預(yù)設(shè)的輸出時(shí)序?qū)D像通過數(shù)字圖像和D/A芯片轉(zhuǎn)換后的模擬圖像方式一起輸出，其中，數(shù)字圖像直接被后端的圖像處理電路接收，模擬圖像信號(hào)進(jìn)入外部驅(qū)動(dòng)電路來驗(yàn)證其性能的好壞；
(5)上位機(jī)會(huì)在DSP芯片的運(yùn)行過程中等待用戶對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的值進(jìn)行修改，當(dāng)用戶修改某一或某幾個(gè)參數(shù)后，上位機(jī)向DSP芯片發(fā)送新的數(shù)據(jù)，DSP芯片接收到這些數(shù)據(jù)后會(huì)在下一幀圖像發(fā)送之前根據(jù)修改后的數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的圖像，并將其送出。本發(fā)明中，最重要的就是與產(chǎn)生紅外模擬圖像密切相關(guān)的幾種模型。由于焦平面制作工藝和材料的關(guān)系，對(duì)于紅外成像器件來說，非均勻性問題在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)無法得到很好的解決，其已經(jīng)作為探測(cè)器的一項(xiàng)重要特征而存在。非均勻性是可以描述為一種性質(zhì)穩(wěn)定，在空間上具有一定結(jié)構(gòu)特征的空間噪聲。不同的制作方法，不同的材料所生產(chǎn)出來的探測(cè)器其焦平面非均勻性都各不相同，但總體來說都可以理解為是行列方向上的橫豎條紋組成的網(wǎng)格狀圖案，有些焦平面的非均勻性在某一方向上的條紋重，有些則兩者兼有。通過二維傅里葉變換將實(shí)際探測(cè)器的條紋非均勻性特征在頻率域內(nèi)顯示出來，如圖3(a) (c)，對(duì)該條紋非均勻性的形狀進(jìn)行分析，利用其數(shù)學(xué)特征，通過下式在頻率域內(nèi)為圖像上的行列條紋非均勻性建模，即利用探測(cè)器條紋非均勻性模型來計(jì)算得到紅外模擬圖像的步驟如下在條紋非均勻性模塊中，將用戶選擇好維度大小的一副初始化圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)按順序帶入條紋非均勻性模型中進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)點(diǎn)的模擬響應(yīng)值大小，這時(shí)，該模型就會(huì)為均勻圖像加上不同程度的行列條紋非均勻性，行方向和列方向上的條紋幅度由用戶設(shè)定，DSP+FPGA芯片根據(jù)用戶配置的參數(shù)大小決定何種方向的條紋更加明顯；其中，在頻率域內(nèi)為圖像上的行列條紋非均勻性模型為
權(quán)利要求
1.一種紅外模擬探測(cè)器，其特征在于分為硬件架構(gòu)和軟件控制兩部分，在硬件架構(gòu)中，由DSP+FPGA芯片組成中央處理單元，由SRAM芯片構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，SDRAM、FLASH芯片構(gòu)成程序執(zhí)行模塊，由外部總接口、A/D芯片構(gòu)成接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊，接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊包括與紅外成像電子學(xué)組件的驅(qū)動(dòng)電路的接口、偏置電壓過壓監(jiān)測(cè)模塊、上電順序檢測(cè)模塊，模擬信號(hào)輸出模塊包括將中央處理單元中輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A芯片和進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)的放大電路，軟件控制部分為一個(gè)上位機(jī)軟件控制臺(tái)，通過串口命令將上位機(jī)的指令直接發(fā)送給中央處理單元，從而完成對(duì)模擬探測(cè)器各種模型參數(shù)和功能參數(shù)的修改；系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先將紅外成像電子學(xué)組件和外部總接口相連，由接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊完成對(duì)外加信號(hào)的自檢和接收，繼而由用戶對(duì)需要模擬的探測(cè)器類型及探測(cè)器性能特征進(jìn)行設(shè)置，由中央處理單元生成模擬紅外圖像視頻流，最終由模擬信號(hào)輸出模塊將該數(shù)字視頻流轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并增強(qiáng)放大后向外輸出，該輸出信號(hào)由與之連接紅外成像電子學(xué)組件按照實(shí)際探測(cè)器的方式進(jìn)行接收，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換及算法處理操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外模擬探測(cè)器，其特征在于包括上位機(jī)、DSP芯片、FPGA芯片、A/D芯片、SDRAM芯片、FLASH芯片、SRAM芯片、電源管理系統(tǒng)、D/A芯片、外部總接口，上位機(jī)與DSP芯片連接，電源管理系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)供電，DSP芯片通過VP 口和EMIF 口連接到FPGA芯片上的IO 口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的交換與采集，SRAM芯片通過數(shù)據(jù)線與地址線連接到FPGA芯片的IO 口上，用于存儲(chǔ)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)模型的計(jì)算參數(shù)以及圖像緩存，SDRAM芯片和FLASH芯片通過地址線與數(shù)據(jù)線和DSP芯片相連，用于存儲(chǔ)DSP芯片中的程序以及在系統(tǒng)上電工作時(shí)將FLASH芯片內(nèi)的程序快速讀入SDRAM芯片中，使DSP芯片正常運(yùn)行；A/D芯片為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其上的模擬輸入口與外部接口相連，用以將用戶制作的驅(qū)動(dòng)電路中的偏置電壓模擬信號(hào)接收并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)其數(shù)字輸出口與FPGA芯片相連，將偏置電壓轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)送入FPGA芯片中由FPGA芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；D/A芯片為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其上的數(shù)字口與FPGA芯片連接，將DSP芯片、FPGA芯片送出的數(shù)字視頻流轉(zhuǎn)換為模擬視頻流，同時(shí)其上的模擬口與外部總接口連接，將該模擬視頻流輸出，以供用戶采集使用；外部總接口直接與FPGA、A/D、D/A芯片連接，實(shí)現(xiàn)用戶與模擬探測(cè)器系統(tǒng)的視頻流數(shù)據(jù)交換以及偏置電壓采集；上位機(jī)通過串口與DSP芯片的UART 口連接，將用戶命令發(fā)送至DSP芯片中來對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和其他控制方式。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述的紅外模擬探測(cè)器實(shí)現(xiàn)的模擬探測(cè)方法，其特征在于步驟如下(1)模擬探測(cè)器工作時(shí)，首先給模擬探測(cè)器通電，連接上位機(jī)與DSP芯片之間的通訊端口，在上位機(jī)的用戶界面中選擇需要外驅(qū)動(dòng)或內(nèi)驅(qū)動(dòng)的工作模式，當(dāng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)工作模式被選中后，模擬探測(cè)器自行工作，當(dāng)外驅(qū)動(dòng)工作模式被選中后，通過外部總接口連接外部驅(qū)動(dòng)電路和模擬探測(cè)器，此時(shí)DSP芯片內(nèi)部會(huì)先進(jìn)行保護(hù)探測(cè)器功能，即上電順序檢查，數(shù)字時(shí)序檢查以及偏置電壓過壓檢查，若其中任何一項(xiàng)不能夠正確執(zhí)行，則認(rèn)為此次上電未能通過，需要重新檢查外部驅(qū)動(dòng)電路的輸出，若三項(xiàng)檢查均沒有問題則認(rèn)為此次上電通過；(2)上電通過后，DSP芯片會(huì)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，向上位機(jī)獲取用戶設(shè)置的模擬探測(cè)器各項(xiàng)參數(shù)，包括用戶預(yù)設(shè)的模擬黑體輻射溫度、非均勻性水平、各項(xiàng)探測(cè)器固有噪聲參數(shù)、盲元水平，同時(shí)DSP+FPGA芯片還會(huì)根據(jù)接收到的外部驅(qū)動(dòng)電路中提供的偏置電壓計(jì)算出其方均根值，并將該值的大小作為噪聲標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)加入到紅外圖像仿真生成中；(3)DSP芯片收到了用戶設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)后利用探測(cè)器條紋非均勻性模型、列通道非均勻性模型、盲元統(tǒng)計(jì)規(guī)律模型、總噪聲模型來計(jì)算并產(chǎn)生仿真圖像；(4)當(dāng)DSP+FPGA芯片完成了圖像的生成就開始按照預(yù)設(shè)的輸出時(shí)序?qū)D像通過數(shù)字圖像和D/A芯片轉(zhuǎn)換后的模擬圖像方式一起輸出，其中，數(shù)字圖像直接被后端的圖像處理電路接收，模擬圖像信號(hào)進(jìn)入外部驅(qū)動(dòng)電路來驗(yàn)證其性能的好壞；(5)上位機(jī)會(huì)在DSP芯片的運(yùn)行過程中等待用戶對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的值進(jìn)行修改，當(dāng)用戶修改某一或某幾個(gè)參數(shù)后，上位機(jī)向DSP芯片發(fā)送新的數(shù)據(jù)，DSP芯片接收到這些數(shù)據(jù)后會(huì)在下一幀圖像發(fā)送之前根據(jù)修改后的數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的圖像，并將其送出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外模擬探測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，利用探測(cè)器條紋非均勻性模型來計(jì)算得到紅外模擬圖像的步驟如下在條紋非均勻性模塊中，將用戶選擇好維度大小的一副初始化圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)按順序帶入條紋非均勻性模型中進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)點(diǎn)的模擬響應(yīng)值大小，這時(shí)，該模型就會(huì)為均勻圖像加上不同程度的行列條紋非均勻性，行方向和列方向上的條紋幅度由用戶設(shè)定，DSP+FPGA芯片根據(jù)用戶配置的參數(shù)大小決定何種方向的條紋更加明顯；其中，在頻率域內(nèi)為圖像上的行列條紋非均勻性模型為
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外模擬探測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，利用盲元統(tǒng)計(jì)規(guī)律模型來計(jì)算得到紅外模擬圖像的步驟如下在條紋非均勻性模型計(jì)算完成之后，圖像上的每個(gè)像素點(diǎn)的值已經(jīng)發(fā)生的改變，所有的像素被加入了一個(gè)偏置值，此時(shí)便通過盲元模型來為圖像增加盲元，當(dāng)用戶在外界選擇需要計(jì)算盲元時(shí)，在該模型中會(huì)根據(jù)傳遞進(jìn)來的圖像的分布情況以及偏壓的噪聲分布情況，利用“3￡?！边x擇方式，將處于“3 CT分布之外的像素點(diǎn)的模擬值線性增大，提高其亮度，使這些點(diǎn)在圖像上看起來更像盲元；其中，利用盲元模型來進(jìn)行盲元的判斷并疊加
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外模擬探測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，利用探測(cè)器列通道非均勻性模型來計(jì)算得到紅外模擬圖像的步驟如下含有非均勻性和盲元的圖像進(jìn)入列通道增益非均勻性模型后，該列通道非均勻性模型根據(jù)用戶設(shè)置的列通道增益非均勻性等級(jí)參數(shù)以及FLASH芯片中預(yù)先存儲(chǔ)好的多項(xiàng)式曲線系數(shù)來計(jì)算出當(dāng)前的每一列通道的增益大小，并將該值疊加到圖像的維度信息中去，這樣剛才的圖像中就會(huì)以列為單位將其數(shù)字值乘以計(jì)算出來的增益，從而使模擬的紅外圖像按照實(shí)際探測(cè)器的列通道讀出行為產(chǎn)生通道之間的差異，更加接近實(shí)際的情況；其中，列通道非均勻性模型來對(duì)該曲線進(jìn)行描述
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外模擬探測(cè)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于步驟(3)中，利用探測(cè) 器總噪聲模型來計(jì)算得到紅外模擬圖像的步驟如下利用各種噪聲的單邊功率譜密度函數(shù) 萬Gri構(gòu)造以積分時(shí)間為主要參量的各種時(shí)間噪聲模型如下光子噪聲
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外模擬探測(cè)器及其方法，分為硬件架構(gòu)和軟件控制兩部分，由DSP+FPGA芯片組成中央處理單元，由SRAM芯片構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，SDRAM、FLASH芯片構(gòu)成程序執(zhí)行模塊，由外部總接口、A/D芯片構(gòu)成接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊，接收外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)模塊包括與紅外成像電子學(xué)組件的驅(qū)動(dòng)電路的接口、偏置電壓過壓監(jiān)測(cè)模塊、上電順序檢測(cè)模塊，模擬信號(hào)輸出模塊包括將中央處理單元中輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A芯片和進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)的放大電路，軟件控制部分為一個(gè)上位機(jī)軟件控制臺(tái)，通過串口命令將上位機(jī)的指令直接發(fā)送給中央處理單元，從而完成對(duì)模擬探測(cè)器各種模型參數(shù)和功能參數(shù)的修改。本發(fā)明可以自由的選擇輸出圖像的格式以及各種圖像特性在模擬探測(cè)器中所占的比重。
文檔編號(hào)G01J5/00GK102564597SQ20111045661
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者于雪蓮, 何偉基, 劉寧, 季爾優(yōu), 左超, 張橋舟, 張聞文, 樊曉青, 毛義偉, 王士紳, 路東明, 錢惟賢, 陳錢, 隋修寶, 顧國(guó)華 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)