基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法技术

本发明专利技术提供了一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法，包括以下步骤：步骤1，采用光纤面板将像增强器荧光屏与CMOS图像传感器感光面耦合，形成ICMOS系统；步骤2，搭建整体成像系统并上电，供电模块为系统提供工作电压，微弱光信号经像增强器放大后在荧光屏上成像；步骤3，CMOS图像传感器采集荧光屏所成图像，经视频解码模块转化为数字信号，传输给后端硬件电路进行图像处理，再将处理完成后的数字信号编码成为模拟信号输出在显示器上成像；步骤4，基于FPGA的驱动及图像处理模块根据图像信息生成对应的占空比控制信号反馈调节自动门控电源模块。

Local strong light protection method of image intensifier based on icmos image feedback

【技术实现步骤摘要】
基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法
本专利技术涉及一种电性能测试技术，特别是一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法。
技术介绍
像增强器是民用和军事中常用的一种光电器件，通常简称为像管，是夜视系统的核心部件。像增强器的主要作用是视觉辅助，在微弱光照环境下，利用光电转换的原理，将微弱的可见光信号或者人眼不可观测的光信号转化为可视化图像。像增强器在使用过程中需要面对复杂变化的照度环境，因此对其动态范围有一定的要求。为避免像增强器在弱光环境下图像亮度低，强光环境下出现光阴极疲劳、MCP损伤等问题，同时保证荧光屏输出图像的亮度保持一致以便于人眼观察，需要根据具体的照度环境调节像增强器的增益。现阶段的像增强器以荧光屏电流为反馈参考，采用阴极门控电源，通过调节阴极脉冲电压占空比以调节像增强器的增益，使其适应各种照度环境。该技术的应用虽然有助于提高像增强器的亮度稳定性、分辨力等使用性能，也延长了像增强器的使用寿命，却无法避免在很强的点光源或线光源影响下由于荧光屏光电流变化不明显，门控电源电路无法进行及时反馈调节的问题。因此当像增强器在工作过程中遇到强光或强闪光时，极其容易出现局部疲劳或损伤现象，轻者其性能可以随时间缓慢恢复，重者不可恢复，使其性能下降甚至产生局部损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法。实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法，实现该方法的保护系统包括像增强器、CMOS图像传感器、自动门控电源模块、供电模块、视频编码解码模块、基于FPGA的电路芯片驱动及图像处理模块、外部存储器模块，包括以下步骤：步骤1，采用光纤面板将像增强器荧光屏与CMOS图像传感器感光面耦合，形成ICMOS系统；步骤2，搭建整体成像系统并上电，供电模块为系统提供工作电压，微弱光信号经像增强器放大后在荧光屏上成像；步骤3，CMOS图像传感器采集荧光屏所成图像，经视频解码模块转化为数字信号，传输给后端硬件电路进行图像处理，再将处理完成后的数字信号编码成为模拟信号输出在显示器上成像；步骤4，基于FPGA的驱动及图像处理模块根据图像信息生成对应的占空比控制信号反馈调节自动门控电源模块。进一步地，步骤3具体过程包括：步骤3.1，将CMOS图像传感器读到的荧光屏上图像信息存入外部存储器模块中，在读出视频信号时，对图像进行5×5的开窗处理，并统计窗口内25个像素点的灰度和，每一帧更新一次；步骤3.2，计算得到每一帧图像中所有窗口的最大和值Pmax，根据像增强器和工作条件设定开启门控电源调节的灰度值阈值Pth，当Pmax>Pth时根据内置公式开启阴极电压的占空比调整；步骤3.3，当占空比调整后，CMOS图像传感器再次采集荧光屏图像并分析灰度信息，假如图像中所有窗口的灰度值的和均不超过阈值Pth，则调节完成；否则返回步骤3.2，调节占空比。进一步地，步骤3.2中所述的内置公式为其中，Pcon为占空比控制的参数，p为25个像素点的灰度值和，Pth为开启占空比调节的阈值。进一步地，步骤4中所述FPGA根据图像信息生成对应的占空比控制信号并发送给门控电源电路，获得一定占空比的-40V～200V的矩形脉冲电压，步骤如下：步骤4.1，设计LM3478芯片的电路输出门控电源所需的200V，作为矩形电压的高电平电压；步骤4.2，设计TPS61170电源芯片的电路输出门控电源所需的-40V，作为矩形电压的低电平电压；步骤4.3，添加光耦将FPGA的I/O口输出的0或2.5V占空比信息转化为0或5V的电压输出；步骤4.4，设计三极管电路，根据0或5V的电平信息控制门控电源电路的-40V或200V电压输出。进一步地，所述的门控电源为像增强器阴极电压电源本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)有助于提高像增强器在复杂照度环境中的适应性，保证像增强器工作时的亮度稳定性、分辨力等使用性能，延长使用寿命；(2)通过ICMOS图像反馈调节阴极电压占空比，避免在很强的点光源或线光源等局部强光的影响下由于荧光屏光电流变化不明显，门控电源电路无法进行及时反馈调节的问题。下面结合说明书附图对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为本专利技术基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护技术的硬件示意图。图2为本专利技术基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护技术的算法原理图。图3为本专利技术方法中门控电源电路-40V电平原理图。图4为本专利技术方法中门控电源电路200V电平原理图。图5为本专利技术方法中门控电源电路电平选通的三级管电路原理图。具体实施方式结合图1，一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法，实现该方法的保护系统包括合CMOS图像传感器的ICMOS像增强器，门控电源电路，FPGA处理电路，供电电路以及机械结构。所述像增强器，CMOS图像采集和驱动电路紧靠放置于机械结构内；通过接插件依次连接所述CMOS图像采集和驱动电路、供电电路，FPGA处理电路，以及门控电源电路；门控电路的输出电压连接至像增强器阴极的电极作为阴极工作电压。该方法包括以下步骤：步骤1，采用光纤面板将像增强器荧光屏与CMOS图像传感器感光面耦合，形成ICMOS系统；步骤2，搭建整体成像系统并上电，供电模块为系统提供工作电压，微弱光信号经像增强器放大后在荧光屏上成像；步骤3，CMOS图像传感器采集荧光屏所成图像，经视频解码模块转化为数字信号，传输给后端硬件电路进行图像处理，再将处理完成后的数字信号编码成为模拟信号输出在显示器上成像；步骤4，基于FPGA的驱动及图像处理模块根据图像信息生成对应的占空比控制信号反馈调节自动门控电源模块。步骤3具体过程包括：步骤3.1，将CMOS图像传感器读到的荧光屏上图像信息存入外部存储器模块中，在读出视频信号时，对图像进行5×5的开窗处理，并统计窗口内25个像素点的灰度和，每一帧更新一次；步骤3.2，计算得到每一帧图像中所有窗口的最大和值Pmax，根据像增强器和工作条件设定开启门控电源调节的灰度值阈值Pth，当Pmax>Pth时根据内置公式开启阴极电压的占空比调整；工作条件指根据像增强器能正常工作，不至于受到损伤，且使得成像亮度保持稳定，像增强器的增益应根据荧光屏上图像的灰度值进行负反馈调节，通过阴极电压占空比的调节使得荧光屏上图像的灰度值低于阈值，此时从阴极进入到MCP的电流不至于损伤MCP；根据实验，当5*5窗口内图像灰度值在阈值Pth时像增强器器正常工作且图像适宜人眼观察。因此使用灰度值和为Pth时作为门控电源的开启阈值。步骤3.2中所述的内置公式为其中，Pcon为占空比控制的参数，p为25个像素点的灰度值和，Pth为开启占空比调节的阈值。步骤3.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法，实现该方法的保护系统包括像增强器、CMOS图像传感器、自动门控电源模块、供电模块、视频编码解码模块、基于FPGA的电路芯片驱动及图像处理模块、外部存储器模块，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采用光纤面板将像增强器荧光屏与CMOS图像传感器感光面耦合，形成ICMOS系统；/n步骤2，搭建整体成像系统并上电，供电模块为系统提供工作电压，微弱光信号经像增强器放大后在荧光屏上成像；/n步骤3，CMOS图像传感器采集荧光屏所成图像，经视频解码模块转化为数字信号，传输给后端硬件电路进行图像处理，再将处理完成后的数字信号编码成为模拟信号输出在显示器上成像；/n步骤4，基于FPGA的驱动及图像处理模块根据图像信息生成对应的占空比控制信号反馈调节自动门控电源模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ICMOS图像反馈的像增强器局部强光保护方法，实现该方法的保护系统包括像增强器、CMOS图像传感器、自动门控电源模块、供电模块、视频编码解码模块、基于FPGA的电路芯片驱动及图像处理模块、外部存储器模块，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采用光纤面板将像增强器荧光屏与CMOS图像传感器感光面耦合，形成ICMOS系统；
步骤2，搭建整体成像系统并上电，供电模块为系统提供工作电压，微弱光信号经像增强器放大后在荧光屏上成像；
步骤3，CMOS图像传感器采集荧光屏所成图像，经视频解码模块转化为数字信号，传输给后端硬件电路进行图像处理，再将处理完成后的数字信号编码成为模拟信号输出在显示器上成像；
步骤4，基于FPGA的驱动及图像处理模块根据图像信息生成对应的占空比控制信号反馈调节自动门控电源模块。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3具体过程包括：
步骤3.1，将CMOS图像传感器读到的荧光屏上图像信息存入外部存储器模块中，在读出视频信号时，对图像进行5×5的开窗处理，并统计窗口内25个像素点的灰度和，每一帧更新一次；
步骤3.2，计算得到每一帧图像中所有窗口的最大和值Pmax，根据像增强器和工作条件设定开启门控电源调节的灰度值阈值Pth，当Pmax>Pth时根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱芸生，李萍萍，智强，延波，刘桂鹏，张雨程，池林辉，郎怡政，籍宇豪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32