国产红外探测器模拟输出自适应调整装置及其调整方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种国产红外探测器模拟输出自适应调整装置及其调整方法，其特征是，包括国产红外探测器、温度传感器芯片、FPGA和A/D芯片，FPGA分别与红外探测器、温度传感器芯片和A/D连接，A/D与红外探测器连接，FPGA产生时钟、驱动等信号驱动红外探测器、温度传感器芯片和A/D工作，红外探测器产生模拟图像信号后经A/D采样量化后转为数字图像信号，温度传感器芯片感应红外探测器的温度并转换为数字信号由FPGA解码，FPGA接收数字图像信号并对其进行图像处理。本发明专利技术所达到的有益效果：无论工作环境温度是否与标定时的环境温度相同、观察场景的温度是否超出两点标定时黑体的温度范围，都可以将红外探测器的模拟输出调整至两点参数标定范围内，使红外探测器各像元的响应能够得到正确修正。

Adaptive adjustment device for analog output of domestic infrared detector and adjusting method thereof

The invention discloses a domestic infrared detector simulation adaptive adjustment of the output device and adjusting method thereof, which is characterized, including domestic infrared detector, temperature sensor, FPGA chip and A/D chip FPGA are respectively connected with the infrared detector, temperature sensor chip and A/D, the A /D is connected with the infrared detector, FPGA clock, driving signal to drive infrared detector, temperature sensor and A/D chip, infrared detector generates an analog image signal after A/D sampling is converted into digital image signal, temperature sensor chip temperature induction infrared detector and converted into digital signals by FPGA decoding, FPGA receives the digital image signal and its image processing. Beneficial effects: whether no matter whether the environment temperature and the ambient temperature when the same calibration, observe the scene temperature exceeds the temperature range of two calibration blackbody, all analog output can be adjusted to two parameters of infrared detector calibration range, the response of infrared detector for each pixel to get the correct correction.

【技术实现步骤摘要】
国产红外探测器模拟输出自适应调整装置及其调整方法
本专利技术涉及一种国产非制冷型红外探测器模拟输出自适应调整装置及其方法，属于红外热成像

技术介绍
20世纪30年代国外开始出现红外热成像技术，自德国人生产出以红外变像管为探测器的主动式红外热像仪后红外热成像技术开始迅速发展起来。到了20世纪九十年代中期，美国FSI公司研制成功了剔除机械扫描装置的焦平面红外热像仪(FPA)。此后，FSI公司进一步推出了无需致冷系统的非制冷热像仪。而国产红外热成像技术研究起步较晚，整体水平落后于国外先进水平近10年，目前国内使用较多且生产技术相对成熟的为氧化钒热敏材料的非制冷红外探测器。然而无论是国外红外探测器还是国内红外探测器，都存在由红外焦平面阵列的材料、制造工艺等影响造成的非均匀性，表现在红外图像上是固定的图案噪声。国产非制冷红外探测器采用片上非均匀性校正模块(即OCC模块)来调节由红外焦平面阵列阻值的不均匀性引起的失调、TCR的非均匀性以及增益的非均匀性，可以使得红外探测器在无光照时各像元的输出电压都接近同一值。此外非制冷型红外探测器的成像还需通过非均匀性校正后才能正常输出显示，而工程上比较常用的非均匀性校正方法是单点校正和两点校正算法。其中两点校正需要将红外探测器放置于温度稳定的环境中，调整黑体温度，分别得到高温TH黑体辐射下的探测器模拟输出值VH和低温TL黑体辐射下的探测器模拟输出值VL，以此计算得到两点参数，且不同温区两点参数不同。那么当红外探测器受场景辐射模拟输出值在VL～VH范围内时，探测器的每个像元的输出响应都能够通过两点校正得到修正。而实际应用过程中，当红外探测器的工作环境温度与标定时的环境温度不同时，探测器的模拟输出会发生改变，且观察场景的不同，无法保证红外探测器的模拟输出值在VL～VH范围内，那么红外探测器的输出响应将无法得到正确的修正，红外图像上会出现或暗或亮的噪点，影响观察效果。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种国产红外探测器模拟输出自适应调整装置及其调整方法，解决了红外图像上出现或明或暗噪点的问题，校正了红外探测器的非均匀性，得到了较均匀的图像信号，从而改善了红外探测器的标定方法以及成像效果。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种国产红外探测器模拟输出自适应调整装置，其特征是，包括红外探测器、温度传感器芯片、FPGA和A/D转换器；所述FPGA分别与红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器连接，A/D转换器与红外探测器连接；所述FPGA产生的信号驱动红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器工作；所述温度传感器芯片感应红外探测器的温度并转换为数字信号后由FPGA解码；所述红外探测器产生模拟图像信号后经A/D转换器采样量化后转为数字图像信号，FPGA接收数字图像信号并对其进行图像处理。一种基于上述的国产红外探测器模拟输出自适应调整装置的调整方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)FPGA驱动红外探测器正常工作，将红外探测器正对所要观察的场景；步骤2)根据温度传感器芯片选择温区，并调用该温区的两点参数；步骤3)红外探测器接收外部场景的红外辐射并转换为电信号后，输出模拟图像信号传输至A/D转换器进行采样量化，利用FPGA读取红外探测器每一帧的输出值并计算平均值Vo，判断其是否在合适范围内：若不在合适范围内执行步骤4)，若在合适范围内，执行步骤5)；步骤4)调整最后两列OCC数据，返回步骤3)；步骤5)进行挡片校正，输出较均匀的红外图像。进一步地，所述步骤2)中，将国产红外探测器的工作温度T范围分为3个温区：低温区：-40℃≤T＜0℃；常温区：0℃≤T＜45℃；高温区：45℃≤T≤60℃。进一步地，所述步骤3)中红外探测器的数字输出范围为(A-δ,A+δ)，其中A为A/D转换器的数字信号范围的中间值，δ为依据经验值选择的正数；进一步地，所述步骤3)中若红外探测器处于高温区工作时，将高温区的红外探测器的模拟输出调整至稍低于低温和常温的模拟输出。进一步地，所述步骤3)中判定平均值Vo在合适范围内时的要件是：红外探测器的每一帧模拟输出数字化后的平均值Vo均在合适范围内。进一步地，所述步骤4)中调整方法为：当红外探测器的每一帧模拟输出数字化后的平均值Vo不在合适范围内时，将最后两列OCC数据从最低位开始自动加1。进一步地，所述步骤5)的具体内容为，当红外探测器的每一帧模拟输出数字化后的平均值Vo在合适范围内时，FPGA执行单点校正，并经过图像处理，使得最终得到较为均匀的红外图像。本专利技术所达到的有益效果：(1)无论工作环境温度是否与标定时的环境温度相同，都可以将红外探测器的模拟输出调整至两点参数标定范围内，使红外探测器各像元的响应能够得到正确修正；(2)无论观察场景的温度是否超出两点标定时黑体的温度范围，都可以将红外探测器的模拟输出调整至两点参数标定范围内，使红外探测器各像元的响应能够得到正确修正；(3)简化了两点标定的过程，增强了同一温区两点参数的适用性。附图说明图1是本专利技术的装置结构示意图；图2是实施例中调整方法的步骤示意图；图3是实施例中红外探测器的OCC数据示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术涉及的装置通过硬件控制国产红外探测器的片上校正字，使红外探测器无论工作于何种温度条件下，观测场景为任意目标都能够使红外探测器模拟输出在A/D转换器的合适范围内，得到较为均匀的红外图像，增强了同一温区两点参数的适用性，简化了标定的流程。实施例中以广微积电的探测器GWIR0202X1A为例，如图3，其OCC一共有386×289个数据，通过两根数据线SDH和SDL以及时钟线SCL一起传输。SDH和SDL各传输6比特组成12比特的校正字。经多次实验发现，12比特的OCC数据可以分成三部分，即D3～D0为A3～A0(AOCC)，D7～D4为B3～B0(BOCC)，D11～D8为C3～C0(COCC)。前384列OCC数据用于校正对应列的像元的非均匀性，而最后两列OCC数据用于调节整个阵列输出Vo的均值。其中第384列OCC每增大1比特AOCC或者BOCC都会使整个阵列的Vo下降，而第385列OCC每增大1比特AOCC将使整个阵列的Vo上升。因此，通过调整最后两列OCC数据可将红外探测器模拟输出调整至合适范围内。本实施例具体操作是，实验步骤如下：步骤1)开机，将红外探测器正对所要观察的场景；步骤2)根据温度传感器芯片(LM92)选择温区，并调用该温区的两点参数。一般国产非制冷型红外探测器的工作温度T范围为-40℃至60℃，根据实践经验，可将国产红外探测器的工作温度T范围分为3个温区：-40℃≤T＜0℃为低温区；0℃≤T＜45℃为常温区；45℃≤T≤60℃为常温区。步骤3)红外探测器模拟输出经A/D芯片(LTC2246)转换成数字信号，利用FPGA读取红外探测器每一帧的输出值并计算平均值Vo，判断其是否在合适范围内，若不在合适范围内执行步骤4)，若在合适范围内，执行步骤5)。在本实施例中由于LTC2246为14bit的A/D转换芯片，因此LTC2246的数字信号范围为0～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种国产红外探测器模拟输出自适应调整装置，其特征是，包括红外探测器、温度传感器芯片、FPGA和A/D转换器；所述FPGA分别与红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器连接，A/D转换器与红外探测器连接；所述FPGA产生的信号驱动红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器工作；所述温度传感器芯片感应红外探测器的温度并转换为数字信号后由FPGA解码；所述红外探测器产生模拟图像信号后经A/D转换器采样量化后转为数字图像信号，FPGA接收数字图像信号并对其进行图像处理。

【技术特征摘要】
1.一种国产红外探测器模拟输出自适应调整装置，其特征是，包括红外探测器、温度传感器芯片、FPGA和A/D转换器；所述FPGA分别与红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器连接，A/D转换器与红外探测器连接；所述FPGA产生的信号驱动红外探测器、温度传感器芯片和A/D转换器工作；所述温度传感器芯片感应红外探测器的温度并转换为数字信号后由FPGA解码；所述红外探测器产生模拟图像信号后经A/D转换器采样量化后转为数字图像信号，FPGA接收数字图像信号并对其进行图像处理。2.一种基于权利要求1所述的国产红外探测器模拟输出自适应调整装置的调整方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1)FPGA驱动红外探测器正常工作，将红外探测器正对所要观察的场景；步骤2)根据温度传感器芯片选择温区，并调用红外探测器在该温区内预先标定的两点参数，校正红外探测器的模拟输出；步骤3)红外探测器接收外部场景的红外辐射并转换为电信号后，输出模拟图像信号传输至A/D转换器进行采样量化，利用FPGA读取红外探测器每一帧的输出值并计算平均值Vo，判断其是否在合适范围内：若不在合适范围内执行步骤4)，若在合适范围内，执行步骤5)；步骤4)调整最后两列OCC数据，返回步骤3)；步骤5)进行挡片校正，输出较均匀的红外图像。3.根据权利要求2所述的一种国产红外探测器模拟输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志杰，
申请(专利权)人：智来光电科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32