论文部分内容阅读
随着红外焦平面阵列和红外探测器技术的发展，红外热成像技术越来越多地应用到军事、航天航空、医学和监控等领域，从而促进了各种各样的红外热像仪的产生和发展。红外探测器接受物体辐射能量的同时，还受到周围环境温度、辐射系统等因素共同作用，通过一种光电转换装置，就可以得到物体表面温度的分布图像，所以，红外热图像也是温度图像。由于图像视觉质量会受到外界辐射等因素影响无法与可见光图像相比，因而加重了系统后续处理的负担。设计出一个高效、实时的红外热成像系统就成为一项很重要的任务。由于DSP技术和片上SOC技术的不断发展，使得数字信号处理的理论可应用到实际系统中。本文就是基于可编程逻辑门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DM642)技术设计了一个红外热图像远程通信控制系统，核心处理器为TI公司的TMS320DM642和ALTERA公司的FPGA，论文给出了基于这两个芯片的系统硬件和软件设计。研究的主要内容有：(1)、研究了红外热图像从“温度”到“像素值”之间的非线性变换阈值校正算法，通过对不同阈值得到的图像进行比较，选择了一个合适的阈值进行图像算法校正，使图像效果更好，细节更丰富，轮廓更清晰。(2)、在DSP中嵌入了故障检测算法以提高该系统在电器设备故障检测的准确率和实时性。提出了一种温度模糊概率法，将电器设备的工作状态分为正常状态、一般故障、严重故障三模糊状态，并通过对设备老化以及目标物体的工作温度进行补偿，检测的结果和国际标准相吻合。(3)、利用DM642和FPGA强大的功能设计了硬件和软件处理平台，并详细的说明了系统中各个模块部分的电路设计，包括采集电路模块、DSP模块、FPGA逻辑控制模块、电源模块等外围电路。在系统软件设计中，主要阐述了DSP/BIOS配置，EDMA配置，TCP/IP以太网程序、NiosII处理器配置、信号预处理程序以及驱动程序和应用程序的设计。(4)、对系统进行综合调试和测试，整个系统能够稳定、可靠的运行。并将算法在硬件系统中实现，给出了实验测试的结果，显著提高了红外热成像系统的实时处理能力，经过DM642算法校正后的图像信息丰富，能精确的完成温度值到像素点的映射。经实验，完成一个故障检测大约需要15ms，大大提高了系统实时检测的效率。