基于DSP的红外图像非均匀性校正

论文摘要

利用红外辐射来探测目标物体,对目标物体进行红外成像,可以从热像中观察物体形状、温度分布乃至内部结构。目前,红外热成像技术在相关领域正得到日益广泛的应用,覆盖了从民用到国防的诸多领域,越来越备受人们关注。随着微电子技术、大规模集成电路技术和信号处理技术的发展,把热效应和CMOS技术结合起来研制的红外焦平面阵列(IRFPA)成为红外热成像领域的研究热点之一。但红外焦平面阵列器件各探测单元之间存在着响应度非均匀性,影响了红外探测器的探测灵敏度和空间分辨力,因此,为获取更高质量的红外图像,必须对其进行非均匀性校正。本文给出了一种基于DSP的红外图像非均匀性校正系统的软硬件设计。论文首先介绍了红外焦平面成像技术的国内外研究现状,分析了红外热像仪的发展前景。接着总结和比较了几种常用的红外图像非均匀性校正方法,并具体阐述了两点非均匀性校正和积分时间校正的原理。在此基础之上,利用CMOS图像传感器模拟IRFPA,以TI公司的TMS320VC5509A DSP作为核心处理器件,完成了红外图像非均匀性校正系统的硬件设计和制作工作。系统的硬件电路包括图像采集电路、存储器扩展电路、图像输出电路、CPLD内部逻辑电路、电源电路等功能模块。论文对系统硬件设计时的一些关键技术进行说明,并详细地介绍了系统中各功能模块电路的实现。论文还讨论了该系统的软件设计。在CCS软件开发环境中,设计了图像数据的采集、处理、存储和显示程序,以及图像传感器的配置程序。在VC环境中,对一幅128×128的红外图像,运行用C语言所编写得非均匀性校正算法和对比度增强算法程序,结果表明取得了很好的处理效果。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.1.1 问题的提出

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外的研究现状发和展前景

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 红外热像仪的发展前景

1.3 课题的研究目的和研究内容

1.3.1 课题的研究目的

1.3.2 课题的研究内容

2 非均匀性校正技术和DSP 技术概述

2.1 引言

2.2 红外图像非均匀性校正技术概述

2.2.1 红外图像非均匀性产生的原因

2.2.2 红外图像非均匀性的定义

2.3 红外图像非均匀性校正方法的选择

2.3.1 常见的非均匀性校正方法的比较

2.3.2 两点非均匀性校正和积分时间校正原理

2.4 DSP 技术概述

2.4.1 DSP 芯片的特点

2.4.2 DSP 芯片的未来

2.4.3 DSP 系统开发流程

2.4.4 DSP 集成开发环境简介

2.5 本章小结

3 系统的硬件设计

3.1 引言

3.2 系统总体结构设计

3.2.1 系统参数的确定

3.2.2 DSP 选型

3.2.3 TMS320VC5509A 简介

3.2.4 系统构成原理

3.3 图像采集部分

3.3.1 图像采集电路

3.3.2 CMOS 图像传感器OV7620

2C 总线'>3.3.3 I²C 总线

3.3.4 DSP 与FIFO 的连接

3.4 DSP 与外部存储器的连接

3.4.1 5509A 的EMIF 接口

3.4.2 DSP 与FlASH 的连接

3.4.3 DSP 与SDRAM 的连接

3.5 图像输出部分

3.5.1 LCD 模块

3.5.2 USB2.0 和SD 卡接口电路

3.6 CPLD 内部逻辑电路设计

3.6.1 CPLD 及其开发工具

3.6.2 图像信号输入时序控制

3.6.3 FLASH 扩展地址的锁存

3.6.4 DSP 与LCD 模块的连接逻辑

3.7 DSP 的外围电路设计

3.7.1 电源电路

3.7.2 复位电路

3.7.3 时钟电路

3.8 高速PCB 设计

3.8.1 高速PCB 设计的一般原则

3.8.2 实际布板解决方法

3.9 本章小结

4 系统的软件设计

4.1 引言

4.2 软件的总体设计

4.2.1 开关及 LED 指示灯配置

4.2.2 DSP 主程序流程图

4.3 OV7620 的初始化程序

4.4 图像处理算法的设计

4.4.1 非均匀性校正

4.4.2 对比度增强

4.5 LCD 模块的驱动程序

4.6 本章小结

5 系统调试

5.1 引言

5.2 系统的静态测试

5.3 系统调试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 课题的创新之处

6.3 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 系统电路图

基于DSP的红外图像非均匀性校正

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