基于Soc的小型化红外成像器机芯组件制造技术

本发明专利技术属于红外成像器数字图像采集技术领域，具体涉及一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件。该组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块；与现有技术相比较，本发明专利技术具备如下有益效果：本发明专利技术提供了一种基于Soc的红外成像器机芯组件，共三块电路板，尺寸为32mm×32mm×20mm。总重量小于23g。能实现红外成像，网络传输，视频压缩，图像存储与回放等多种功能，系统轻小简便且具有实用性。

Compact infrared imager core assembly based on Soc

The invention belongs to the field of digital image acquisition technology of infrared imager, in particular to a small-sized infrared imaging machine movement component based on Soc. The assembly includes a detector signal conditioning module, video compression and network transmission module; compared with the prior art, the invention has the following advantages: the invention provides an infrared imager core component based on Soc, a total of three circuit boards, the size is 32mm * 32mm * 20mm. Total weight less than 23g. It can realize many functions, such as infrared imaging, network transmission, video compression, image storage and playback, etc. the system is light, small, simple and practical.

【技术实现步骤摘要】
基于Soc的小型化红外成像器机芯组件
本专利技术属于红外成像器数字图像采集
，具体涉及一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件。
技术介绍
红外成像技术由上世纪二战后兴起，在国防军事，工农业生产和商业民用领域发展迅速并取得广泛应用。随着技术的发展，红外成像技术在各个领域的应用越来越受到人们的重视，发挥着举足轻重的作用。可以说红外成像技术的发展水平是衡量一个国家国防能力和工业化信息化水平的重要指标之一。红外成像的基本原理是通过镜头聚焦，红外探测器将目标物体的热量信息转换成电信号，机芯组件将此电信号转换、处理为图像信息并输出到显示终端。随着技术的发展上述的基本成像功能已经不能满足日新月异的应用需求，红外成像器机芯组件也随之不断改进与升级，在网络传输、图像处理、视频压缩、存储、交互控制等高新复杂的
进行了广泛的拓展。传统的红外成像器机芯组件的核心处理系统大多分为两种架构：FPGA+DSP处理系统和FPGA+“软核”处理系统。前者凭借DSP较强的运算和数据处理能力，配合FPGA流水线和并行处理机制，能够很好实现红外成像的非均匀校正，坏元替代，视频合成等主要功能。一般可以通过串口进行交互控制，通过模拟监视器或数字采集设备显示红外图像。此架构的主要优势在于处理器功能强大，能够实现复杂的数据处理算法，缺点在于集成度低，功耗高，电路体积庞大。后者使用了FPGA内部“软核”代替了DSP，能够完全实现红外成像的基本功能，并且具有体积小，功耗低的优势。但是由于“软核”处理器性能的限制，当其应用在网络传输，视频压缩与存储等高性能需求领域时便有些力不从心。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：目前红外成像器机芯组件需要具备丰富多样的功能和高端性能的同时兼具体积小，重量轻，集成度高，扩展方便等迫切的应用需求。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件，该组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块；所述探测器信号调理模块包括：模拟信号跟随运放、差分放大运放、AD转换运放；探测器输出的模拟信号首先输入模拟信号跟随运放，再由差分放大运放将单端信号转为差分输出，极大的抑制了信号的共模噪声，再通过AD转换运放转换为数字信号输入到视频压缩存储与网络传输模块进行图像处理；所述视频压缩存储与网络传输模块包括FPGA模块和ARM模块；其中，FPGA模块和ARM模块集成于Soc内；所述FPGA模块用于完成数字图像的预处理，预处理操作包括非均匀校正，坏元替代，叠加十字光标；FPGA模块处理后的图像数据输出LVDS数字视频数据和PAL制式的模拟视频数据；同时，FPGA模块处理后的图像数据通过AXI总线传输至ARM模块；所述ARM模块用于对图像数据进行图像压缩编码，并通过网口输出压缩图像，同时通过SD卡完成图像的存储。其中，所述ARM模块用于完成H.264图像压缩工作；H.264图像压缩过程包括信号处理、信号量化、信号编码三个阶段；第一是信号处理阶段，该阶段把图像信号进行变换、处理，使数据处于易压缩、量化的状态；第二是量化阶段，量化是用少量值表示多量值的过程；第三是信号编码，即无失真编码，最后产生压缩码流；整个过程的图像数据由DDR进行缓存，压缩后的视频图像由SD卡进行存储或经由网口对外输出。其中，所述组件还包括供电系统模块，其用于为组件整体提供电源，包括对探测器的供电，对Soc和相关外设提供电源。(三)有益效果与现有技术相比较，本专利技术具备如下有益效果：本专利技术提供了一种基于Soc的红外成像器机芯组件，共三块电路板，尺寸为32mm×32mm×20mm。总重量小于23g。能实现红外成像，网络传输，视频压缩，图像存储与回放等多种功能，系统轻小简便且具有实用性。附图说明图1为本专利技术的机芯系统总体框架图。图2为本专利技术探测器信号读出与调理模块框架图。图3为本专利技术视频压缩存储与网络传输模块框架图。图4为本专利技术供电系统模块框架图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件，该组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块；所述探测器信号调理模块包括：模拟信号跟随运放、差分放大运放、AD转换运放；探测器输出的模拟信号首先输入模拟信号跟随运放，再由差分放大运放将单端信号转为差分输出，极大的抑制了信号的共模噪声，再通过AD转换运放转换为数字信号输入到视频压缩存储与网络传输模块进行图像处理；所述视频压缩存储与网络传输模块包括FPGA模块和ARM模块；其中，FPGA模块和ARM模块集成于Soc内；所述FPGA模块用于完成数字图像的预处理，预处理操作包括非均匀校正，坏元替代，叠加十字光标；FPGA模块处理后的图像数据输出LVDS数字视频数据和PAL制式的模拟视频数据；同时，FPGA模块处理后的图像数据通过AXI总线传输至ARM模块；所述ARM模块用于对图像数据进行图像压缩编码，并通过网口输出压缩图像，同时通过SD卡完成图像的存储。其中，所述ARM模块用于完成H.264图像压缩工作；H.264图像压缩过程包括信号处理、信号量化、信号编码三个阶段；第一是信号处理阶段，该阶段把图像信号进行变换、处理，使数据处于易压缩、量化的状态；第二是量化阶段，量化是用少量值表示多量值的过程；第三是信号编码，即无失真编码，最后产生压缩码流；整个过程的图像数据由DDR进行缓存，压缩后的视频图像由SD卡进行存储或经由网口对外输出。其中，所述组件还包括供电系统模块，其用于为组件整体提供电源，包括对探测器的供电，对Soc和相关外设提供电源。实施例1结合FPGA+DSP处理系统和FPGA+“软核”处理系统两种核心处理系统的优缺点，本专利技术的核心处理器采用了CycloneV系列的Soc芯片。该芯片内嵌一个高性能FPGA和一个双核ARM。该芯片功能强大，集成度高。并结合电路板的优化设计，使本专利技术的红外成像器机芯组件能够满足红外成像，网络传输，视频压缩等多种应用需求。在生物医疗，便携手持红外仪器，车载夜视设备，救灾抢险，人员搜救，无人机载荷等轻小型化的应用领域有着较深的研究意义和较强的实用价值。为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件，所述组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块、供电系统模块；每个模块在保证功能和性能的前提下，采取整体优化和“硬件软化”的电路设计思想实现该款机芯的小型化设计要求；所述探测器信号调理模块包括模拟信号跟随运放、差分放大运放、AD转换运放；用于实现探测器模拟信号的读取放大，噪声抑制和数字量转换。为后续Soc对图像的处理奠定了基础。所述视频压缩存储与网络传输模块由Soc内的FPGA和ARM配合实现其功能。FPGA完成图像的预处理，ARM完成图像压缩与存储部分。两者通过Soc内部的AXI总线进行数据交互和对DDR的访问。压缩后的图像通过网口传输，图像视频存储在SD卡中，相应的程序代码存储在FLASH中。所述供电系统模块为机芯系统整体提供电源。包括对探测器的供电，对Soc和相关外设提供多种电源。并针对复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件，其特征在于，该组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块；所述探测器信号调理模块包括：模拟信号跟随运放、差分放大运放、AD转换运放；探测器输出的模拟信号首先输入模拟信号跟随运放，再由差分放大运放将单端信号转为差分输出，极大的抑制了信号的共模噪声，再通过AD转换运放转换为数字信号输入到视频压缩存储与网络传输模块进行图像处理；所述视频压缩存储与网络传输模块包括FPGA模块和ARM模块；其中，FPGA模块和ARM模块集成于Soc内；所述FPGA模块用于完成数字图像的预处理，预处理操作包括非均匀校正，坏元替代，叠加十字光标；FPGA模块处理后的图像数据输出LVDS数字视频数据和PAL制式的模拟视频数据；同时，FPGA模块处理后的图像数据通过AXI总线传输至ARM模块；所述ARM模块用于对图像数据进行图像压缩编码，并通过网口输出压缩图像，同时通过SD卡完成图像的存储。

【技术特征摘要】
1.一种基于Soc的小型化红外成像器机芯组件，其特征在于，该组件包括：探测器信号调理模块、视频压缩存储与网络传输模块；所述探测器信号调理模块包括：模拟信号跟随运放、差分放大运放、AD转换运放；探测器输出的模拟信号首先输入模拟信号跟随运放，再由差分放大运放将单端信号转为差分输出，极大的抑制了信号的共模噪声，再通过AD转换运放转换为数字信号输入到视频压缩存储与网络传输模块进行图像处理；所述视频压缩存储与网络传输模块包括FPGA模块和ARM模块；其中，FPGA模块和ARM模块集成于Soc内；所述FPGA模块用于完成数字图像的预处理，预处理操作包括非均匀校正，坏元替代，叠加十字光标；FPGA模块处理后的图像数据输出LVDS数字视频数据和PAL制式的模拟视频数据；同时，FPGA模块处理后的图像数据通过AXI总线传输至ARM模...

【专利技术属性】
技术研发人员：原亮，毛贵超，郭肇敏，张志恒，支毳鹏，郭文其，
申请(专利权)人：航天海鹰光电信息技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12