[发明专利]一种小型红外成像系统

摘要

本发明公开了一种小型红外成像系统，该系统将目标物体发出的红外辐射利用工作在特定波段的红外镜头汇聚到红外焦平面阵列上，焦平面阵列对红外辐射产生响应信号，读出电路把响应信号输出到信号处理板上，信号处理板对其进行一系列信号处理，最后合成为标准视频信号送往显示屏显示。该系统能够实时地对目标发出的红外辐射进行感知、采集、处理、显示并能够实现存储功能。在信号处理方面，本发明提出了一种新的空时域结合的红外图像滤波降噪的方法，同时，本发明的系统具有功耗低、体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。基于上述优点，本发明在军事领域、商业领域以及工业领域的应用具有广阔的前景。

主权项

一种小型红外成像系统，：所述成像系统包括电源电路模块、模拟电压采集模块、FPGA 图像处理与转换模块、视频信号编码模块、视频信号解码模块、红外镜头、 非制冷焦平面阵列、液晶显示模块以及 SDRAM、串行 FLASH 模块 ；目标物体发出的红外辐射 经过大气传输由红外镜头接收，并汇聚到所述非制冷红外焦平面阵列上，非制冷红外焦平 面阵列将红外辐射逐行逐列的转变成模拟电压信号输出到视频信号解码模块的输入端，由解码模块中的视频解码器将其转换成数字视频信号输入到 FPGA 中图像处理与转换模块进 行解交织、串并转换、颜色空间变换、图像滤波降噪处理，然后将视频数据缓存到外部的 SDRAM 中，存完一帧便输出到视频信号编码模块中完成视频的实时显示；所述系统根据运动目标的性能， 采用一种空域与时域相结合的图像滤波方法来实现对红外图像的滤波降噪处理，其特征在于，所述滤波方法为：第一步是对红外图像序列进行时域低通滤波，并与原始红外图像序列进行差分，得到降低噪声的红外图像 ；第二步是将得到的差分信号进行 时域方差滤波处理，该步骤能够大规模的消除背景 ；第三步是对方差滤波后的视频进行空域边沿强度滤波处理，充分利用了红外图像的梯度相关特性，能够实现红外图像的边缘增强，突出边缘信息；所述FPGA 图像处理与转换模块对视频解码芯片送来的 BT.656 格式的数据进行变换方法为：第一步是解交织模块，产生 YCbCr 有 效视频信号，识别出行、场同步信号；一帧完整的 ITU‑R BT.656 数据分为奇偶两场，每行 ITU‑R BT.656 数据开始的 288 byte 为行控制信号，开始的 4 byte 为 EAV（有效视频结束） 信号，紧接着 280 个固定填充数据，最后 4 byte 是 SAV（有效视频起始）信号；SAV 信号和 EAV 信号有 3 byte 的前导 ：FF，00，00 ；最后 1 byte XY 是由固定数据 1，F（奇偶标志位）， V（垂直消隐标志位），H（水平消隐标志）和由 F，V，H 计算生成的低 4 位组成，通过连续判 断 FF，00，00 和 XY 来进行 F，V，H 的提取和有效视频信号的判断，为后续的视频控制、帧缓冲器及DAC模块时序构造提供控制信号 ；第二步为串并转换，本模块将4:2:2串行数据转变 成 4:4:4 的并行数据，中间缺失的 Cb，Cr 值通过插值的方式产生，设计一个计数器进行选 择，计数是 0 和 2 时为 Cb，Cr 信号，计数是 1 和 3 时为 Y 信号，从而完成串行信号转为并行 信号的过程，实现 YCbCr 串行数据的分离 ；第三步为颜色空间转换，该模块把分离出来的有 效 YCbCr 数据值按照一定公式转换成 RGB 格式的数据值，以便送到 DAC 中进行视频数据的 输出显示。