[发明专利]带预校正非均匀性的红外探测装置及其预校正方法

说明书

本发明公开了一种带预校正非均匀性的红外探测装置及其预校正方法，包括红外探测器、FPGA、A/D和D/A；FPGA分别与红外探测器、A/D和D/A连接，A/D分别与红外探测器和D/A连接，首先FPGA驱动红外探测器正常工作，红外探测器观测目标输出图像模拟信号传输至A/D采样量化，同时FPGA驱动D/A，产生近似红外探测器模拟输出信号的波形电压，再输出给A/D作为采样的基准电压，图像模拟信号经A/D转换为数字信号，并传输至FPGA，经图像处理后，输出显示。本发明的优点在于，在硬件上校正了图像行和行之间的非均匀性，改善了红外探测器的响应范围。

技术领域

本发明属于红外热成像技术，特别是一种带预校正非均匀性的红外探测装置及其预校正方法。

背景技术

目前非制冷型红外探测器的成像显示是通过用模数转换芯片A/D对红外探测器输出的图像模拟信号采样量化，得到图像数字信号，再经后续图像算法处理输出显示。其中A/D采样的基准电压V_REF一般由A/D芯片内部基准电压提供或者由外部的电源芯片产生，则V_REF是一个定值。假设V_d是A/D的采样电压范围，V_d由A/D芯片决定，也是一个定值，则A/D采样的模拟输入电压范围:(V_REF-V_d/2)～(V_REF+V_d/2)。然而，红外探测器是有非均匀性的，行与行的模拟信号输出之间也是有非均匀性的，经实验观察，如图1和图3所示，行与行之间的非均匀性的极差为1.58V,比列与列之间的非均匀性的极差0.42V更严重，这就导致了红外探测器输出的图像模拟信号的最大值和最小值之差过大，甚至可能超过A/D的采样电压范围V_d，即图像的一部分已经饱和，同时另一部分截止了。目前，现有的解决方法是对红外探测器输出的图像模拟信号进行分压，之后再输出给A/D采样。该方法中最简单的是利用电阻分压的形式降低红外探测器输出的图像模拟信号的最大值和最小值之差，从而满足A/D的采样电压范围V_d。虽然这种方法满足了A/D的采样电压范围要求，但有其明显的缺点：1，降低了原始图像质量，对图像模拟信号的分压即是对图像对比度的降低，不利于后续数字图像算法的处理。2，未改善图像模拟信号的非均匀性，图像模拟信号极差仍然存在，严重影响了探测器的响应范围，制约了非制冷型红外探测器的工作环境温度范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带预校正非均匀性的红外探测装置及其预校正方法，改善了红外探测器的响应范围。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种带预校正非均匀性的红外探测装置，包括红外探测器、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、模数转换芯片(A/D)和串行数模转换芯片(D/A)。FPGA分别与红外探测器、A/D和D/A连接，A/D与红外探测器和D/A连接，FPGA产生驱动信号驱动红外探测器、A/D以及D/A工作，并且FPGA接收A/D采样量化后的图像数字信号进行图像处理。首先FPGA驱动红外探测器正常工作，红外探测器观测目标输出图像模拟信号传输至A/D采样量化。同时FPGA驱动D/A，产生类似红外探测器模拟输出信号的波形电压，再输出给A/D作为采样的基准电压。图像模拟信号经A/D转换为数字信号，并传输至FPGA，经图像处理后，输出显示。上述D/A为串行数模转换芯片。

一种带预校正非均匀性的红外探测装置的预校正方法，包括红外探测器、FPGA和A/D，FPGA分别与红外探测器和A/D连接，A/D与红外探测器连接，还包括D/A，分别再与FPGA和A/D连接，利用FPGA控制D/A产生近似红外探测器模拟输出信号的波形电压，再输出给A/D作为采样的基准电压，最后A/D对红外探测器模拟输出信号采样量化，校正了红外探测器行与行之间的非均匀性，得到较均匀的图像信号，从而增加了A/D的采样范围，改善了红外探测器响应范围。上述D/A为串行数模转换芯片。