论文部分内容阅读
短波红外是红外探测领域的重要应用波段,在空间对地探测、工业检测、通信、生物医学、夜视监控等应用领域都具有重要用途。特别是在雾霾、夜晚等能见度较低的条件下,短波红外成像有其独特的优势。In GaAs短波红外探测器具有量子效率高、响应速度快、无需低温制冷等优点,并且面阵探测器可直接获取二维图像信息,实现视频监控的需求。本课题基于短波红外In GaAs面阵探测器进行视频成像技术研究,具有一定的意义和应用价值,为短波红外In GaAs面阵视频成像技术的深入研究以及工程化应用建立良好的基础。本课题完成的主要工作如下:首先对国内外短波红外In GaAs面阵探测器的研制状况进行了详细调研,深入了解了各In GaAs探测器产品及其性能,为本课题的设计提供了参考与借鉴;其次,通过对本课题选用的640×512 InGaAs短波红外面阵探测器的工作原理及特性的研究和分析,完成了成像系统的整体方案设计;第三,实现了成像系统的硬件电路设计,包括探测器驱动电路、探测器输出模拟信号调理、数据采集、FPGA核心控制器、USB传输电路以及PAL制视频转换电路;第四,完成了成像系统内的FPGA软件编程,并在FPGA中完成了图像数据的减背景和非均匀性校正操作,保证了数据处理的实时性;第五,完成了成像系统原理样机的装校和系统测试工作,进行了信噪比测试和外景成像实验。实验结果表明:成像系统能够实时采集和传输视频图像数据,探测器在视频工作条件下性能良好,获取了丰富有效的高质量短波红外视频图像。本文的创新点在于:(1)将短波红外探测器与传统模拟视频监视器有效地结合,完成了短波红外相机的PAL制模拟视频成像输出,使得短波红外技术在商用/民用方面的监控技术更加便利。(2)利用两点法和神经网络方法分别对图像在硬件和软件方面进行非均匀性校正,保证了系统视频级成像质量,取得了丰富有效的短波红外视频图像。