阵列探测器在成像光谱偏振探测技术中的应用

为了在成像光谱偏振仪中应用近红外焦平面阵列探测器,得到高质量图像信息,结合新型弹光调制型成像光谱偏振探测技术(PEM-ISP),提出了一种基于近红外焦平面阵列探测器的成像光谱偏振探测技术。系统采用FPA-640512 InGaAs焦平面阵列探测器作为光学探测接收元件,采用高速现场可编程门阵列(FPGA)作为信号处理单元,做到对光学信号的快速采集与并行处理,满足高速、实时的信号传输与处理技术等要求。将经高速A/D采集得到的数据存储到FPGA外扩的静态随机存储器中,以保证数据的完整性。数据最终通过通用串行总线传至上位机,上位机通过LabVIEW实现图像还原。结果表明,该系统可以应用于PEM-ISP中,实现对测量信号的精确探测与采集,并得到完整的图像信息。     

基于USB2.0数字图像注入式红外探测器仿真器设计

介绍了新研制的基于USB2.0的数字图像注入式红外探测器仿真器设计,该系统通过USB2.0总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外探测、跟踪设备等的红外实时信号处理平台提供探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速,并具有便携特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源,具有很强的实用价值.     

576×6长波红外探测器成像系统设计

设计了一个应用于线阵扫描型长波红外焦平面阵列的实时成像系统。系统中的适配电路为探测器提供工作环境,并对图像信号进行缓冲和电平变换。模拟视频信号的采集使用了高精度流水线ADC。数字信号处理电路实现了非均匀性校正,图像数据排序,坏像元补偿,直方图均衡和视频信号输出控制。结果表明该设计方法合理可行。     

576×6长波红外探测器成像系统设计

设计了一个应用于线阵扫描型长波红外焦平面阵列的实时成像系统。系统中的适配电路为探测器提供工作环境,并对图像信号进行缓冲和电平变换。模拟视频信号的采集使用了高精度流水线ADC。数字信号处理电路实现了非均匀性校正,图像数据排序,坏像元补偿,直方图均衡和视频信号输出控制。结果表明该设计方法合理可行。     

基于PCI总线图像注入式红外探测器仿真系统

介绍了基于PCI总线的数字图像注入式红外探测器仿真系统, 该系统通过PCI总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外告警、红外搜索跟踪等设备的红外实时信号处理平台提供红外探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,具有图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速等特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源.给出了软、硬件实现的方案和结构.     

基于Camera Link的红外图像显示研究

为红外相机设计了一套基于Camera Link的红外图像实时显示系统.红外探测器产生的模拟信号经模数转换后,由作为控制核心的FPGA进行处理,然后通过光纤实现远距离传输.接收端的FPGA将信号转换成Camera Link协议数据,再将它们传送给上位机的图像采集板卡进行采集和转换,最终通过上位机软件将其实时显示出来.     

红外焦平面探测器模拟装置设计

红外焦平面探测器价格昂贵,不慎损坏将带来巨大的经济损失,使用探测器模拟装置进行调试可以降低风险,装置采用CMOS传感器＋DSP＋FPGA的体系结构。传感器产生1280×1024可见光图像发送给DSP,DSP对数据处理后写入双端口存储器,FPGA读取数据并缓存后根据收到的MC、INT信号及窗口尺寸和位置等配置情况对缓存的图像进行开窗,生成DV等信号并控制数模转换器将图像数据转换为四路模拟信号输出,FPGA控制模数转换器对接口电路电源进行检测。实验结果表明,模拟装置能够较全面模拟探测器各项功能和工作模式,可以有效降低装调风险并提高测试效率。     

768×576的红外扫描成像电路设计

文中设计了768×576的红外扫描成像电路,其探测器焦平面阵列为576×6元。成像电路为红外扫描焦平面阵列提供直流偏置电压、积分信号和时钟信号,对探测器的输出进行8路数据采集与排序,然后将排序结果输出给上位机。其主要功能由FPGA和DSP完成,达到了系统结构简化及性能优化的目的。结果表明,该系统工作正常,能够满足使用要求。     

1280 × 1024，10 μm数字红外焦平面读出电路设计（特邀）

焦平面红外探测器的数字读出是其发展的一个重要方向,相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有诸多优势。数字红外焦平面探测器的核心在于数字读出电路。文中详细介绍了1280 × 1024, 10 μm数字焦平面读出电路的设计和实现。通过对读出电路的测试得到其噪声为157 μV,在50 Hz帧频下功耗为165 mW,列级固定图案噪声为0.1%。所设计的数字读出电路与短波红外探测器成功实现了倒装焊互连并完成了成像,所成图像清晰、细节丰富。测试结果和探测器成像效果表明,所设计的数字读出电路具有低噪声、高传输带宽、高抗干扰性等特点,有助于提升红外焦平面探测器的各项性能。     

288×4长波红外探测器数据采集模块的设计

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点,设计了一个数据采集模块,以FPGA为核心,为探测器提供时序与控制信号,同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换,然后将红外数字图像信号向后端传送.实验结果表明,采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点.当探测器在293 K黑体的照射下,并且积分时间为19...     

非制冷红外成像数字组件的关键设计

近几年随着热成像技术的快速发展。实用化、低成本、高可靠的非制冷焦平面阵列红外探测器应用研发已成为热成像领域最令人关注的焦点之一。并有大量应用产品问世。本文以法国SOFRADIR公司8—12μm非制冷焦平面探测器IDML073-XX-V3为原型。采用DSP、FPGA、探测器的数字驱动和控制等大量新技术实现了红外实时成像。论述了非制冷焦平面探测器技术指标、控制信号以及成像总体技术和实现方法。并重点说明了DSP和FPGA数字信号处理电路的功能和设计方法。以及探测器数字温控原理。该组件结构紧凑、成像清晰、性能稳定,并能满足工业级的使用要求。     

480×6红外探测器信号处理电路设计

针对480×6红外探测器的结构特点及输出信号的特点,设计了由阻抗变换电路、单端转差分电路、差分放大电路、模数转换电路、FPGA数据处理电路构成的信号处理电路,其中FPGA数据处理电路中,重点针对480X6红外探测器的拓扑结构介绍了奇偶校正电路的设计思路.在详细介绍信号处理电路各组成部分的设计方法和设计思路后,对设计的电路进行了仿真及测试.测试结果表明,设计方案正确可行,满足设计需求.     

基于ZYNQ的非制冷红外热像仪设计与实现

常用的红外热像仪信号处理方案主要有3种,分立的ARM或DSP+FPGA方案、TI达芬奇处理器方案和FPGA方案。以上3种方案分别存在芯片间带宽不足、不能支持焦平面探测器、串行处理不易实现等缺点。针对这些问题,提出一种基于Xilinx ZYNQ处理器的红外热像仪信号处理方案,该方案选择非制冷红外焦平面探测器作为敏感元件。系统工作时,探测器产生的信号首先经过信号处理和模数转换操作,然后输入到ZYNQ中,在ZYNQ内部完成非均均匀性校正、温度测定和图像增强等处理,最后通过千兆以太网或者HDMI接口输出。试验表明该方案数据带宽充足,能适配各种焦平面探测器或者红外机芯,串行处理易于实现。使用该方案设计的系统成像效果良好,测温精度满足要求。     

基于静态固体斜楔干涉的红外探测技术

针对现有傅里叶变换红外光谱遥测技术响应速度慢、灵敏度低、抗震性差等缺点,提出一种基于静态固体斜楔干涉具为核心的傅里叶变换红外光谱遥测技术。选用UL04371-042型非制冷红外焦平面阵列探测器(UIRFPA)作为干涉信号探测的核心部件。在分析静态固体斜楔干涉具基础理论及探测器性能的基础上设计了驱动电路,FPGA作为时序控制的主体,在Xilinx ISE 12.4的开发环境中,利用Verilog硬件描述语言编程,对探测器的工作时序进行了设计输入和仿真验证。使得干涉信号通过高速AD采集,FPGA外扩的SRAM缓存,最后通过USB传送到上位机LABVIEW进行数据处理及成像。通过仿真和实验验证其可行性,实现了红外波段的静态固体斜楔干涉信号光谱成像,为进一步研究干涉型成像光谱仪成像技术提供前期准备。     

空间中波红外线列过采样探测系统设计

随着长线列红外探测器技术的发展,其在空间遥感领域中得到愈来愈广的应用。亚像元探测技术在空间遥感领域已得到了广泛应用,在可见波段SOPT5卫星通过亚像元探测技术获得了2.5m分辨率的高分辨率图像。给出了一套中波红外亚像元探测系统的设计方法。设计以交错排列的中波探测器为成像焦平面,设计了包括光学系统、杜瓦结构、基于PFGA的控制时序以及信号处理电路、采集系统以及图像显示的一整套系统。以该系统为终端,进行了目标成像试验,并对图像进行了非均匀性校正处理以及图像的重建。     

数字红外焦平面探测器（特邀）

相比传统的模拟红外焦平面探测器,数字红外焦平面探测器具有很多技术优势,是红外焦平面探测器技术的重要发展方向。首先,介绍了数字红外焦平面探测器国内外的研发现状,从信号处理以及应用的角度分析了模拟红外焦平面探测器与数字红外焦平面探测器的区别与特点;然后,又详细介绍了列级ADC数字读出集成电路以及数字像元读出集成电路的架构及具体电路模块,分析了数字读出集成电路的各模块电路及与性能的关系,并展望了数字读出集成电路的技术发展趋势。随着红外焦平面探测器向大面阵、小像元及高性能发展,对数字读出集成电路也提出更高的技术要求。通过读出集成电路架构以及模块电路的技术提升,列级ADC数字读出集成电路将普遍应用于大面阵、小像元红外焦平面探测器,而数字像元读出集成电路将普遍应用于长波红外焦平面探测器。     

便携式实时红外动态场景仿真器设计与实现

传统的基于PC机实现的红外动态场景仿真器,实时性能差,且体积庞大,不适合外场试验。本文设计并实现了一种便携式实时红外动态场景仿真器,该仿真器以ADSP-TS201 DSP作为核心处理器,运行红外动态场景生成算法;利用FPGA实现数据输入输出,负责输出红外图像给后端信号处理设备,并接收其反馈信号;以CY7C68013A控制器扩展USB接口,作为上位主机接口,用于监控仿真器运行。文中详细介绍了该仿真器的设计与实现,并给出了实验结果。     

红外焦平面失效现象仿真研究

在性能较差的红外焦平面器件中，其背景图像经常出现一些现象，比如“黑线”、“锯齿”、“滴落圆”等，其原因可能是红外焦平面器件有缺陷或其读出电路存在问题。本文针对红外焦平面可能出现的各种缺陷，将其等效为失效性模型，用EDA软件分别对采用DI和CTIA两种读出结构的红外焦平面进行失效性等效模拟分析。通过对3×3和10×10规模的红外焦平面输出信号进行模拟，分析了背景图像中失效现象产生的原因。红外焦平面失效现象模拟分析得出的结果，为红外焦平面读出电路结构的改进提供了参考依据。     

焦平面上的N沟金属氧化物半导体硅信号处理器

下一代红外系统由于焦平面上能包含大量探测器,其灵敏度和分辨率将显著提高。现在的红外成象系统所用探测器数量较少(通常在200以下),每个探测器各接一个视频信号处理电路。红外半导体新工艺提供了较高的探测器密度,仅仅因为简化低温恒温器与系统的互连,也显然需要焦平面上的信号处理。可是,这种探测器新工艺相当不成熟,为使所得信噪比由入射辐射的散粒噪声来限定(所谓背景限性能,即BLIP),需调整探测器信号。本文叙述硅n沟MOS(NMOS)工艺在研制红外信号处理模拟电路上的应用。     

数字化红外焦平面技术

数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术,是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟-数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字读出,配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。通过中波640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试,表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点,是红外热成像系统的技术发展趋势。