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嵌入式非制冷红外图像处理系统研究

作　者: 谌巧
导　师: 钱芸生
学　校: 南京理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 非制冷红外热成像非均匀校正红外焦平面阵列 SOPC Nios II 嵌入式图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

红外热成像技术在军事和民用领域都具有广泛的应用。非制冷红外成像系统以其价格低、体积小、功耗低等优势在红外热成像技术的发展过程中占有重要地位。本文在红外热成像系统基本原理和红外图像处理算法的理论基础上，以实用性和小型化为目的，设计并研制了基于Nios Ⅱ处理器的嵌入式非制冷红外热成像系统。本文第一章主要介绍了红外热成像技术与SOPC技术的发展概况和本文所做的工作；第二章主要分析了非制冷红外热成像系统基本理论，探讨了系统成像原理、红外焦平面结构和红外图像非均匀性校正算法等内容；在上述理论基础上，第三章中参考已有的DSP+FPGA实时图像处理系统架构，设计完成了一种基于Altera公司Nios Ⅱ处理器的嵌入式非制冷红外图像处理系统，并结合系统成像原理，详细阐述了系统中各个模块包括处理器、A／D数据采集电路、D／A视频合成以及系统软件的设计及实现。结合嵌入式红外图像处理系统，第四章从硬件设计调试和软件程序调试两方面，详细地讨论了系统中如何实现SRAM、FLASH等存储器的读写，串口通讯测试以及图像处理算法程序的调试，并给出相关调试结果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 红外热成像技术  7-9
    1.1.1 制冷型红外热成像技术的发展概况  7-8
    1.1.2 非制冷型红外热成像技术的发展概况  8
    1.1.3 非制冷红外热成像系统的应用前景  8-9
  1.2 嵌入式系统  9-10
  1.3 SOPC技术及应用  10-11
  1.4 本文研究背景和主要内容  11-12
2 非制冷红外成像系统基本理论  12-22
  2.1 非制冷红外热成像系统工作原理简介  12
  2.2 非制冷型红外焦平面阵列  12-16
    2.2.1 红外辐射  13-14
    2.2.2 红外焦平面结构  14-15
    2.2.3 焦平面热平衡方程  15-16
  2.3 红外图像的非均匀性校正  16-21
    2.3.1 红外图像非均匀性产生原因  16-17
    2.3.2 两点温度定标的非均匀性校正算法  17-19
    2.3.3 多点温度定标的非均匀性校正算法  19-21
  2.4 盲元补偿  21-22
3 嵌入式非制冷红外成像系统设计  22-45
  3.1 系统结构设计及工作原理  22-24
  3.2 红外焦平面  24-25
  3.3 A/D数据采集电路设计  25-26
  3.4 基于FPGA的图像处理电路设计  26-42
    3.4.1 FPGA原理及器件选择  27-28
    3.4.2 Nios II处理器组件及特性分析  28-39
    3.4.3 Nios II处理器的设计实现  39-40
    3.4.4 处理器外围逻辑设计  40-42
  3.5 视频显示模块  42-43
  3.6 嵌入式红外图像处理器软件设计  43-44
    3.6.1 Nios II处理器软件设计  43-44
    3.6.2 软件程序工作原理  44
  3.7 小结  44-45
4 嵌入式非制冷红外图像处理系统的调试开发  45-56
  4.1 硬件调试  45-53
    4.1.1 并行输入输出接口(PIO)调试  45-48
    4.1.2 通用异步串行接口(UART)调试  48-50
    4.1.3 SRAM的调试  50-51
    4.1.4 Flash存储器读写  51-53
  4.2 软件调试  53-55
    4.2.1 自检程序调试  53-54
    4.2.2 红外图像的非均匀性校正算法的评估  54-55
  4.3 结论  55-56
5 结束语  56-58
  5.1 本论文的工作总结  56-57
  5.2 待进一步研究的问题  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-61

嵌入式非制冷红外图像处理系统研究

内容摘要

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