一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，该系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；FPGA主控芯片作为系统的主控制器与选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、液晶显示器通过双向端口进行连接；激光器与FPGA主控芯片连接用于发出激光束；供电电池的输出端接到FPGA主控芯片上，选通型ICCD由低照度CCD、选通型像增强器、选通电源构成；SDRAM芯片用于系统的缓存；电动扩束镜以及电动二可变镜头与LG910驱动电路连接；液晶显示器用于完成图像的显示；该发明专利技术用于达到提升水下探测距离和成像对比度的目的。

An embedded NEXT series hand held laser imaging system

The invention discloses an embedded NEXT series handheld laser imaging system, the system consists of FPGA main control chip, laser, power battery, gated ICCD, reset and clock circuit, SDRAM chip, LG910 drive circuit, the electric beam expander, electric two variable lens, a liquid crystal display device; FPGA main control chip as the main controller of the system with gated ICCD, reset and clock circuit, SDRAM chip, LG910 drive circuit, liquid crystal display are connected by bidirectional port; laser and FPGA main control chip is connected to a laser beam; power supply output terminal of a battery to the FPGA main control chip, gated by low light CCD, ICCD gated image intensifier, gated power supply; SDRAM chip to the system cache; electric beam expanding lens and the two lens and the LG910 electric variable drive circuit is connected for liquid crystal display; The invention is used for improving the underwater detection distance and the imaging contrast.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统
本专利技术属于手持式激光成像领域的具体应用，尤其涉及一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统。
技术介绍
水下目标探测技术是发展海洋工程，进行海洋研究与开发的重要手段，一直是海洋探测的重要课题。它不但对国民经济具有很大的推动作用，而且在国家安全上也具有重要的意义。激光的出现和发展为水下探测技术开辟了新的研究途径，该途径突破了传统的水声探测手段，其独特的光谱特性，时间特性和空间特性使发展水下光电探测技术成为可能。因激光技术的兴起而发展起来的激光水下目标探测技术在水下探测领域方面有着多个方面的优势，提高探测精度和高效率，是一项目前正在发展的先进的探测技术。距离选通成像技术利用来自观测目标的反射光与来自水体的后向散射光到达接收器的时间不同，通过对接收器打开和关闭的时间的控制，来有效接收携带目标信息的反射光的，并对其成像。它集激光技术、通信技术、信号处理与目标识别和电子技术于一体，在搜索援救、水下侦察、目标识别等水下作业过程中都具有广阔的应用前景和重要的实用价值。为了拓展水下成像的观察距离和成像清晰度，同时实现成像设备的小型化以适应水下作业人员的方便使用，本专利技术提供了一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，该成像系统凭借其体积小，重量轻，便于携带的特点，对于水下侦查、排险、搜救具有重要意义。相比大型的舰载型水下成像系统，手持式系统更加适合水下作业人员使用，可以为水下搜救等行动赢得宝贵的时间。该系统所采用的距离选通成像技术，相比其他的一些水下成像技术而言，具有更好的成像质量，更远的观察距离，该专利技术可以配合舰载型水下光电成像系统，在军用领域，民用领域和海洋开发领域发挥重大作用。
技术实现思路
目前，水下激光距离选通成像技术已在国外多种水下探测其中获得有效应用，而进一步提高水下光电成像系统的作用距离和细节分辨力一直是国内水下探测系统的瓶颈。本专利技术的目的在于提供一种结构简单、高效且体积小、重量轻同时便于携带的基于FPGA的该嵌入式手持激光成像系统，提升水下探测距离和成像对比度。为了实现上述系统，本专利技术采取的技术方案是：一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，其特征在于该系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；PGA主控芯片首先控制激光器向被探测区域发出激光束，进而通过LG910驱动电路控制电动扩束镜将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角，同时控制电动二可变镜头完成镜头的变焦和对焦过程，通过同步控制激光器与像增强器的开启和关闭时间，选通型ICCD可以有选择地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光，有效提升系统的探测距离和成像对比度，最终将目标的图像通过液晶显示器进行显示。在该手持激光成像系统中，所述FPGA主控芯片FPGA选用Xilinx公司的Spartan3系列的XC3S400作为系统的核心控制芯片，该型芯片结合系统控制电路的任务和XC3S400型FPGA的特点，可以满足整个系统的数据交换与控制工作。在该手持激光成像系统中，所述激光器采用北京榜首公司的YAG被动调Q激光器，用于向目标区域发出激光束，其波长为532nm，单脉冲能量为1~10μJ，重复频率5KHz以下可通过外部输入TTL信号控制来，频率在5k~100KHz之间不可对其频率进行控制，激光控制器与激光器配套，两者间有控制接口直接将二者连接，用于给激光器供电以及输入控制信号。激光控制器的输入电压需要DC5V3A和12V2A，总功耗大约为35W，其中静态功耗为15W，动态功耗为20E。该控制器可以内部直接触发控制激光器出光，也可采用外部TTL信号调制来控制激光器的重复频率（<5KHz）。在该手持激光成像系统中，所述供电电池用于为整个系统提供电能，该系统采用两块不同电压的电池来作为系统的电源，一块5V电池容量为4500mAh，外形尺寸为65mm(W)×11mm(H)×100mm(L)，另一块为12V电池容量为2500mAh，外形尺寸为60mm(W)×15mm(H)×80mm(L)。在该手持激光成像系统中，所述的选通型ICCD用于选择性地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光，选通型ICCD由低照度CCD、选通型像增强器和选通电源构成；低照度CCD采用美国Pulnix公司型号为TM-300NIR的CCD，该CCD能够输出752H×582V的CCIR格式的视频信号，快门时间为1/60~1/10000秒，具有体积小，功耗低的特点。系统中的选通型像增强器与低照度CCD之间通过中继透镜光学耦合而成。该像增强器为直径18mm的微光选通型像增强器，其阴极门宽、阴极延迟和MCP增益可以通过配套的选通电源进行控制。系统中选用的是昆明晨昊科技有限公司生产的型号为PS56M-5的选通电源。该设备用于ICCD中像管供电，并控制像管的阴极门宽（最小5ns）、阴极延迟以及MCP增益参数。选通电源的阴极门宽和阴极延迟步进间距为5ns，具有外部触发工作方式。在该手持激光成像系统中，所述复位电路用于确保整个电路系统在一个已知和安全的状态下复位，在上电或掉电期间复位会发出复位信号以防止代码执行出错。所述时钟电路选用50MHz的晶振作为时钟源将输入的时钟转换成各种所需频率的时钟信号来使用，保持FPGA系统能够有条不紊的自动工作。所述SDRAM芯片用于系统的缓存。在该手持激光成像系统中，所述LG910驱动电路采用专用的马达驱动芯片LG9110实现对于镜头和扩束镜内置马达的控制；所述电动扩束镜用于将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角；所述电动二可变镜头采用日本富士能(FUJINON)D8×7.8HA-YE2型产品，用于完成镜头的变焦和对焦过程；所述液晶显示器选用INNOLUX公司的AT050TN22型产品，其显示尺寸为5英寸，分辨率为640×480RGB三色显示，外形尺寸为117.65mm(W)×88.43mm(H)×5.7mm(D)，消耗功率为1.2W，重量108g，在50MLXD液晶驱动板的作用下完成图像的显示。本专利技术的有益效果是：一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，其特征在于，系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；FPGA主控芯片FPGA选用Xilinx公司的Spartan3系列的XC3S400作为系统的核心控制芯片，用于整个系统的数据交换与控制；所述激光器采用北京榜首公司的YAG被动调Q激光器，用于向目标区域发出激光束；所述供电电池用于为整个系统提供电能；所述的选通型ICCD用于选择性地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光；所述复位及时钟电路分别用于确保整个电路系统在安全的状态下复位以及保持FPGA系统有条不紊的自动工作；所述SDRAM芯片用于系统的缓存；所述LG910驱动电路用于驱动电动扩束镜以及电动二可变镜头工作；所述电动扩束镜用于将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角；所述电动二可变镜头采用日本富士能(FUJINON)D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，其特征在于该系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；PGA主控芯片首先控制激光器向被探测区域发出激光束，进而通过LG910驱动电路控制电动扩束镜将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角，同时控制电动二可变镜头完成镜头的变焦和对焦过程，通过同步控制激光器与像增强器的开启和关闭时间，选通型ICCD可以有选择地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光，有效提升系统的探测距离和成像对比度，最终将目标的图像通过液晶显示器进行显示；所述FPGA主控芯片与复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路通过双向端口进行连接；激光器通过接口电路与FPGA主控芯片相连；供电电池的输出端接到FPGA主控芯片上；选通型ICCD通过RS232接口与FPGA主控芯片进行连接；电动扩束镜以及电动二可变镜头与LG910驱动电路连接；液晶显示器通过液晶驱动板与FPGA主控芯片进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式NEXT系列手持激光成像系统，其特征在于该系统由FPGA主控芯片、激光器、供电电池、选通型ICCD、复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路、电动扩束镜、电动二可变镜头、液晶显示器构成；PGA主控芯片首先控制激光器向被探测区域发出激光束，进而通过LG910驱动电路控制电动扩束镜将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角，同时控制电动二可变镜头完成镜头的变焦和对焦过程，通过同步控制激光器与像增强器的开启和关闭时间，选通型ICCD可以有选择地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光，有效提升系统的探测距离和成像对比度，最终将目标的图像通过液晶显示器进行显示；所述FPGA主控芯片与复位及时钟电路、SDRAM芯片、LG910驱动电路通过双向端口进行连接；激光器通过接口电路与FPGA主控芯片相连；供电电池的输出端接到FPGA主控芯片上；选通型ICCD通过RS232接口与FPGA主控芯片进行连接；电动扩束镜以及电动二可变镜头与LG910驱动电路连接；液晶显示器通过液晶驱动板与FPGA主控芯片进行连接。2.如权利要求1所述的激光成像系统，其征在于，所述FPGA主控芯片FPGA选用Xilinx公司的Spartan3系列的XC3S400作为系统的核心控制芯片，用于整个系统的数据交换与控制；所述激光器采用北京榜首公司的YAG被动调Q激光器，用于向目标区域发出激光束；所述供电电池用于为整个系统提供电能；所述的选通型ICCD用于选择性地接收目标反射光而有效地滤除掉水体后向散射的杂散光；所述复位及时钟电路分别用于确保整个电路系统在安全的状态下复位以及保持FPGA系统有条不紊的自动工作；所述SDRAM芯片用于系统的缓存；所述LG910驱动电路用于驱动电动扩束镜以及电动二可变镜头工作；所述电动扩束镜用于将激光器发射出来的激光束扩束成均匀的亮斑并压缩激光束发散角；所述电动二可变镜头采用日本富士能(FUJINON)D8×7.8HA-YE2型产品，用于完成镜头的变焦和对焦过程；所述液晶显示器选用INNOLUX公司的AT050TN22型产品，在50MLXD液晶驱动板的作用下完成图像的显...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云鹏，
申请(专利权)人：江西恒盛晶微技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36