專利名稱：一種高分辨率微掃描紅外成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，涉及紅外圖像處理技術(shù)的一種高分辨率微掃描紅外成
像裝置。
背景技術(shù)：
提高光學(xué)成像系統(tǒng)分辨率的方法一直是人們不斷努力的方向，除提高成像系統(tǒng)相關(guān)部件(如光學(xué)系統(tǒng)焦距和孔徑、探測器等)的性能外，通過現(xiàn)代光學(xué)和數(shù)字信號處理技術(shù)提高光電成像分辨率已成為國內(nèi)外發(fā)展的重要方向之一?；陔x散面陣CCD/CM0S探測器的微掃描成像技術(shù)近年來備受國內(nèi)外關(guān)注，已被證明是在探測器和光學(xué)系統(tǒng)限制下提高成 像系統(tǒng)分辨率的有效方法。目前，微掃描成像技術(shù)已在航天航空光電成像系統(tǒng)、高性能熱成像系統(tǒng)、高分辨率CCD成像系統(tǒng)中獲得成功的應(yīng)用，且概念、理論、算法和關(guān)鍵技術(shù)不斷取得新的進(jìn)展，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。尤其是對目前紅外探測器性能近期無法顯著提高的情況下，微掃描成像已經(jīng)成為提高紅外系統(tǒng)成像分辨率的重要方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種性能穩(wěn)定的高分辨率的微掃描紅外成像裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高分辨率微掃描紅外成像裝置，該裝置包括探測器驅(qū)動裝置，所述探測器驅(qū)動裝置的輸出端與紅外探測器的輸入端控制連接，紅外探測器的輸出端與微掃描鏡的控制輸入端相連，微掃描鏡的驅(qū)動輸入端連接有微掃描鏡驅(qū)動裝置，微掃描鏡的控制輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端與紅外圖像預(yù)處理裝置的輸入端相連，紅外圖像預(yù)處理裝置的輸出端分別與探測器驅(qū)動裝置的輸入端和紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸入端控制連接，紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸出端連接有微掃描圖像視頻合成裝置。所述探測器驅(qū)動裝置采用低抖動高精度時鐘驅(qū)動源驅(qū)動紅外探測器工作在高速、高幀頻狀態(tài)。所述數(shù)據(jù)采集裝置采用采用多路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集紅外探測器的高速輸出。所述紅外圖像預(yù)處理裝置采用流水線方式完成進(jìn)行紅外圖像的處理。所述微掃描鏡驅(qū)動裝置采用壓電陶瓷控制微掃描鏡工作。所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用大容量靜態(tài)存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存。所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用最近點(diǎn)插值法實(shí)時將微掃描鏡成像的原始紅外圖像進(jìn)行重構(gòu)。所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用大容量靜態(tài)存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。所述微掃描圖像視頻合成裝置采用高幀頻數(shù)字視頻驅(qū)動電路進(jìn)行圖像顯示。所述微掃描圖像視頻合成裝置采用高速大容量先入先出存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。本發(fā)明的高分辨率微掃描紅外成像裝置采用微掃描鏡、微掃描圖像重構(gòu)裝置等裝置組成了高分辨率微掃描紅外成像裝置，該裝置在紅外探測器分辨率沒有提高的前提下，通過光學(xué)成像和數(shù)字圖像處理等技術(shù)手段達(dá)到了提高紅外系統(tǒng)分辨率的目的，使得現(xiàn)有紅外成像系統(tǒng)可以滿足更加高端的技術(shù)指標(biāo)要求。


圖I是本發(fā)明高分辨率微掃描紅外成像裝置原理 圖2是本發(fā)明高分辨率微掃描紅外成像裝置實(shí)施例原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示為本發(fā)明高分辨率微掃描紅外成像裝置原理圖，由圖可知，該裝置包括高分辨率探測器驅(qū)動裝置，所述探測器驅(qū)動裝置的輸出端與紅外探測器的輸入端控制連接，紅外探測器的輸出端與微掃描鏡的控制輸入端相連，微掃描鏡的驅(qū)動輸入端連接有微掃描鏡驅(qū)動裝置，微掃描鏡的控制輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端與紅外圖像預(yù)處理裝置的輸入端相連，紅外圖像預(yù)處理裝置的輸出端分別與探測器驅(qū)動裝置的輸入端和紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸入端控制連接，紅外微掃描圖像重構(gòu)裝 置的輸出端連接有微掃描圖像視頻合成裝置。本發(fā)明驅(qū)動高分辨率紅外探測器工作的探測器驅(qū)動裝置采用低抖動高精度時鐘驅(qū)動源驅(qū)動紅外探測器工作在高速、高幀頻狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集裝置采用多路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集紅外探測器數(shù)據(jù)并進(jìn)行高速輸出；采集數(shù)據(jù)進(jìn)行紅外圖像預(yù)處理的裝置采用流水線方式完成紅外圖像的非均勻性校正、壞元替換，保證了數(shù)據(jù)流的實(shí)時性；微掃描鏡驅(qū)動裝置采用壓電陶瓷精確控制微掃描鏡工作；紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用大容量靜態(tài)存儲器儲存預(yù)處理后的紅外視頻數(shù)據(jù)流；使用最近點(diǎn)插值法實(shí)時將通過微掃描鏡成像的四幀原始紅外圖像重構(gòu)為一幀高分辨率大面陣紅外圖像，通過大容量靜態(tài)存儲器乒乓操作的方式保證微掃描圖像重構(gòu)和數(shù)據(jù)采集的同步進(jìn)行；微掃描圖像視頻合成裝置采用高幀頻數(shù)字視頻驅(qū)動電路驅(qū)動微掃描后的紅外視頻顯示，并采用高速大容量先入先出存儲器緩沖微掃描后的紅外視頻流。如圖2所示為本發(fā)明高分辨率微掃描紅外成像裝置實(shí)施例原理圖，由圖可知，該裝置的紅外圖像預(yù)處理裝置采用ALTERA公司現(xiàn)場可編程器件EP2S90F1020I7，現(xiàn)場可編程器件通過數(shù)字信號處理器TMS320LF2407與驅(qū)動微掃描鏡的微掃描鏡驅(qū)動器控制連接，微掃描鏡的輸出通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊AD9240與現(xiàn)場可編程器件連接，現(xiàn)場可編程器件通過數(shù)字信號處理器ADSP21160通過串行通信模塊XR16L2550進(jìn)行串行通信；現(xiàn)場可編程器件外接有大容量先入先出存儲器IDT72T2111，大容量先入先出存儲器的輸出端與DVI視頻輸出模塊TFP410的輸入端連接，視頻輸出模塊的輸出端連接有顯示器；現(xiàn)場可編程器件外接有配置存儲器EPCS64，數(shù)字信號處理器ADSP21160外接有程序存儲器AM29LV06 和數(shù)據(jù)存儲器W82M32，現(xiàn)場可編程器件和數(shù)字信號處理器ADSP21160通過靜態(tài)存儲器IDT70T633相互連接。另外，該裝置還外接有電源模塊和有源晶體振蕩器。上述現(xiàn)場ALTERA公司現(xiàn)場可編程器件EP2S90F1020I7包括時鐘管理模塊、驅(qū)動控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊、非均勻校正模塊、微掃描圖像重構(gòu)模塊、視頻合成控制器、雙口存儲器控制器、同步信號控制器、片內(nèi)灰度變換存儲器。其內(nèi)部相互連接關(guān)系為時鐘管理模塊與微掃描圖像重構(gòu)模塊、驅(qū)動控制模塊、數(shù)據(jù)采集控制模塊、非均勻校正裝置、視頻合成控制器、雙口存儲器控制器、同步信號控制器、片內(nèi)灰度變換存儲控制器相連，微掃描圖像重構(gòu)模塊與雙口存儲器控制器、同步信號控制器、視頻合成控制器相連。配置存儲器EPCS64用于固化現(xiàn)場可編程器件EP2S90F1020I7的內(nèi)部邏輯。上述數(shù)字信號處理器ADSP21160完成非均勻校正系數(shù)計(jì)算、紅外圖像直方圖均衡、線性變換、灰度變換存儲器的寫入、與上位機(jī)的通信等功能。程序存儲器AM29LV06 、數(shù)據(jù)存儲器W82M32、串行通信模塊XR16L2550輔助數(shù)字信號處理器ADSP21160完成上述功倉泛。上述的靜態(tài)存儲器IDT70T633作為微掃描圖像的暫存器使用，在進(jìn)行微掃描圖像重構(gòu)之前將紅外探測器的輸出暫存在靜態(tài)存儲器中，現(xiàn)場可編程器件在進(jìn)行微掃描重構(gòu)時從靜態(tài)存儲器中取出暫存圖像，重構(gòu)結(jié)束后將重構(gòu)數(shù)據(jù)依次輸入到大容量先入先出存儲器IDT72T2111，最終驅(qū)動DVI視頻輸出模塊TFP410輸出高分辨率微掃描重構(gòu)圖像。驅(qū)動高分辨率紅外探測器工作的裝置為紅外傳感器提供驅(qū)動電壓和約定的時序脈沖信號，數(shù)據(jù)采集裝置按照紅外傳感器的工作頻率采用多通道同步、依次采集紅外傳感 器輸出并將采集結(jié)果順序輸入將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行紅外圖像預(yù)處理的裝置。將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行紅外圖像預(yù)處理的裝置采用流水線的方式完成紅外圖像的非均勻校正和壞元替換，然后將紅外圖像以幀為單位存入各個大容量靜態(tài)存儲器。每四幀紅外圖像采集存儲結(jié)束后紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置同時讀取四幀紅外圖像并采用最近點(diǎn)插值法將四幀通過微掃描鏡成像的圖像重構(gòu)為一幀圖像，并且實(shí)時將重構(gòu)后的圖像數(shù)據(jù)流寫入視頻合成裝置中的高速大容量先入先出存儲器。視頻合成裝置按照約定的顯示時序讀取高速大容量先入先出存儲器中的圖像數(shù)據(jù)最后通過高幀頻數(shù)字視頻驅(qū)動電路實(shí)時顯示重構(gòu)后的紅外微掃描圖像。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于該裝置包括探測器驅(qū)動裝置，所述探測器驅(qū)動裝置的輸出端與紅外探測器的輸入端控制連接，紅外探測器的輸出端與微掃描鏡的控制輸入端相連，微掃描鏡的驅(qū)動輸入端連接有微掃描鏡驅(qū)動裝置，微掃描鏡的控制輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端與紅外圖像預(yù)處理裝置的輸入端相連，紅外圖像預(yù)處理裝置的輸出端分別與探測器驅(qū)動裝置的輸入端和紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸入端控制連接，紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸出端連接有微掃描圖像視頻合成裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述探測器驅(qū)動裝置采用低抖動高精度時鐘驅(qū)動源驅(qū)動紅外探測器工作在高速、高幀頻狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置采用采用多路同步模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集紅外探測器的高速輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述紅外圖像預(yù)處理裝置采用流水線方式完成進(jìn)行紅外圖像的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述微掃描鏡驅(qū)動裝置采用壓電陶瓷控制微掃描鏡工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用大容量靜態(tài)存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用最近點(diǎn)插值法實(shí)時將微掃描鏡成像的原始紅外圖像進(jìn)行重構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置采用大容量靜態(tài)存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述微掃描圖像視頻合成裝置采用高幀頻數(shù)字視頻驅(qū)動電路進(jìn)行圖像顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率微掃描紅外成像裝置，其特征在于所述微掃描圖像視頻合成裝置采用高速大容量先入先出存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分辨率微掃描紅外成像裝置，該裝置包括探測器驅(qū)動裝置，探測器驅(qū)動裝置的輸出端與探測器的輸入端控制連接，探測器的輸出端與微掃描鏡的控制輸入端相連，微掃描鏡的驅(qū)動輸入端連接有微掃描鏡驅(qū)動裝置，微掃描鏡的控制輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端與紅外圖像預(yù)處理裝置的輸入端相連，預(yù)處理裝置的輸出端分別與探測器驅(qū)動裝置的輸入端和紅外微掃描圖像重構(gòu)裝置的輸入端控制連接。本發(fā)明的高分辨率微掃描紅外成像裝置采用微掃描鏡、微掃描圖像重構(gòu)裝置組成了高分辨率微掃描紅外成像裝置，在紅外探測器分辨率沒有提高的前提下，通過光學(xué)成像和數(shù)字圖像處理等技術(shù)手段達(dá)到了提高紅外系統(tǒng)分辨率的目的。
文檔編號H04N5/33GK102829881SQ201110423358
公開日2012年12月19日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者趙凱生, 汪江華, 李玉巖 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所