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红外热像仪因其能高效的测量大片区域的温度,被广泛应用于电力系统监测、安防、工农业生产等领域。随着国产厂商在非制冷焦平面制造技术上的突破,高分辨率的非制冷焦平面探测器的使用成本迅速降低,市场对高分辨率红外热像仪的需求随之变大。更大的分辨率对红外热像仪的设计方案提出了更高的要求。针对这一问题,本课题提出了一种高分辨率红外成像与测温设计系统方案。该非制冷红外焦平面热成像测温系统(下称:红外热像仪)设计方案的关键器件为非制冷红外焦平面探测器(下称:探测器)和ZYNQ处理器。围绕这两个器件,本文设计了探测器调温电路、信号预处理电路、模数转换电路和视频输出电路等。使用ZYNQ处理器实现了两个主要作用——(1)产生各个电路所需的驱动信号,并接收模数转换器输出的信号;(2)对获得的图像信息进行处理。针对产生驱动信号并接收模数转换器输出的问题,研究并提出了基于ZYNQ内部(下称:片内)FPGA的信号发生电路和数据格式转换电路设计方案。信号发生电路由时钟管理器(MMCM)、BRAM、FIFO、计数器和状态机等组成。该电路能驱动探测器工作、能产生模数转换器所需的相位可调节的采样时钟。数据格式转换电路由SerDes和FIFO等逻辑组成,可以将从模数转换器输入的并行数据转换为AXI-Stream协议的数据格式。针对图像处理中的非均匀性校正、温度测量和图像增强问题,研究并提出了图像处理单元设计方案。该方案利用片内FPGA和片内ARM实现:非均匀性校正操作,利用片内FPFA资源设计实现两点校正和盲元补偿电路;温度测量操作,利用片内FPGA资源设计了目标区域灰度统计电路,并利用片内ARM将统计结果计算为温度值;图像增强分为对比度拉伸、伪彩色和字符叠加,利用片内FPGA实现的平台直方图均衡电路完成对比度拉操作,利用片内FPGA实现编码电路和叠加电路,利用ARM生成伪彩色编码表和被叠加的信息,实现伪彩色和字符叠加操作。系统设计完成后,针对系统特点,设计了系统标定方案并使用该方案标定系统。使用标定后的系统进行成像与温度测量试验,获得的试验结果表明该方案的成像效果良好,测温精度满足要求。