紅外熱成像技術(shù)研究1　　摘要：該文在研究攝像機(jī)成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合物體發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生紅外光的特性，研究了一種紅外熱成像攝像機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式。　　根據(jù)紅外熱成像攝像機(jī)的應(yīng)用，可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)紅外熱成像測(cè)溫下面是小編為大家整理的2023紅外熱成像技術(shù)研究【完整版】,供大家參考。

紅外熱成像技術(shù)研究1

　　摘要：該文在研究攝像機(jī)成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合物體發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生紅外光的特性，研究了一種紅外熱成像攝像機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式。

　　根據(jù)紅外熱成像攝像機(jī)的應(yīng)用，可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)紅外熱成像測(cè)溫儀器，第二類(lèi)紅外熱成像安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

　　關(guān)鍵詞：攝像機(jī)紅外線(xiàn)發(fā)熱物體DSP模數(shù)轉(zhuǎn)換

　　1背景

　　紅外熱成像測(cè)溫儀與目前市場(chǎng)上應(yīng)用的溫度計(jì)的區(qū)別是溫度計(jì)是點(diǎn)測(cè)溫，只能得到點(diǎn)的溫度，而紅外熱成像測(cè)溫儀則是面陣測(cè)溫，可以得到二維面陣中所有像素點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度。

　　紅外熱成像儀器的應(yīng)用主要應(yīng)用于故障檢測(cè)之類(lèi)的應(yīng)用，應(yīng)用于電力行業(yè)進(jìn)行高壓線(xiàn)的故障檢測(cè)，應(yīng)用于建筑行業(yè)屋頂管道的檢測(cè)，應(yīng)用于能源行業(yè)氣體泄漏點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，應(yīng)用于自動(dòng)化機(jī)械行業(yè)高速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的故障檢測(cè)；應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，用于人體病變部位檢測(cè)。

　　2實(shí)現(xiàn)原理

　　紅外熱成像測(cè)溫儀的架構(gòu)如圖1所示。

　　FPGA負(fù)責(zé)采集配置探測(cè)器并采集探測(cè)器的灰度值，并進(jìn)行非均勻校正和細(xì)節(jié)增強(qiáng)等算法處理；FPGA把原始raw數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字接口傳輸給DSP，原始raw數(shù)據(jù)用于DSP的測(cè)溫算法，把每個(gè)像素點(diǎn)的灰度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)，疊加在FPGA傳輸給DSP的處理后的YUV數(shù)據(jù)上面進(jìn)行圖像和溫度的疊加顯示。

　　紅外熱成像攝像機(jī)的架構(gòu)如圖2所示。

　　FPGA負(fù)責(zé)采集配置探測(cè)器并采集探測(cè)器的灰度值，并進(jìn)行非均勻校正和細(xì)節(jié)增強(qiáng)等算法處理；FPGA把處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字接口傳輸給視頻芯片，輸出視頻信號(hào)。

　　3關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1光學(xué)系統(tǒng)

　　項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，紅外光學(xué)鏡頭共有3種。

　　我們可以根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境選擇使用手調(diào)鏡頭、消熱差鏡頭還是電動(dòng)鏡頭。

　　然后根據(jù)成像距離選擇鏡頭的焦距。

　　第一種手調(diào)鏡頭，焦距為11mm、15mm、28mm、40mm、75mm，這類(lèi)鏡頭適合手持儀器使用。

　　第二類(lèi)鏡頭，為消熱差鏡頭，焦距為11mm、15mm、28mm、40mm、75mm、100mm和150mm。

　　這類(lèi)鏡頭一旦成像距離調(diào)試好后，進(jìn)行螺紋緊固，不再進(jìn)行焦距調(diào)整。

　　成像效果不會(huì)受到鏡片的發(fā)熱而產(chǎn)生變化。

　　此類(lèi)鏡頭適合安防實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　第三類(lèi)鏡頭為電動(dòng)鏡頭，焦距為50mm、75mm、100mm和150mm，這類(lèi)鏡頭適合遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用，客戶(hù)在后端進(jìn)行變焦成像。

　　3.2電學(xué)系統(tǒng)

　　電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為模擬部分和數(shù)字部分。

　　模擬部分為AD電路和DA電路。

　　AD電路把探測(cè)器的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)給FPGA進(jìn)行后續(xù)處理。

　　DA電路根據(jù)FPGA給出的數(shù)字量產(chǎn)生探測(cè)器相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制探測(cè)器的電壓以及探測(cè)器的上電順序，以及控制TEC對(duì)探測(cè)器的溫度進(jìn)行控制的。

　　數(shù)字部分以FPGA為主芯片，外圍有SRAM、FLASH、視頻芯片輔助FPGA進(jìn)行數(shù)字圖像處理。

　　3.3結(jié)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)

　　根據(jù)電路板的尺寸設(shè)計(jì)合適的外部結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)需要考慮探測(cè)器的散熱問(wèn)題，以及紅外擋片的的尺寸以及安放位置。

　　3.4非均勻校正方式

　　非均勻校正方式分為擋片校正和無(wú)擋片校正。

　　擋片校正目前在市場(chǎng)上仍占據(jù)主體地位，它校正后的圖像均勻性比較好，畫(huà)面干凈，噪聲較少。

　　無(wú)擋片校正，是事先出廠前把各個(gè)溫度段的數(shù)據(jù)校正好，然后存儲(chǔ)起來(lái)。

　　應(yīng)用時(shí)再根據(jù)各個(gè)溫度段把事先校正好的數(shù)據(jù)讀出來(lái)，把讀出來(lái)的數(shù)據(jù)利用二次曲線(xiàn)擬合出新的校正參數(shù)，用新的參數(shù)參與校正，而且上一幀校正好的數(shù)據(jù)參與下次校正過(guò)程中的計(jì)算，如此不斷的迭代，最終達(dá)到圖像均勻的效果。

　　但是該方法的均勻性沒(méi)有擋片的效果好。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　隨著紅外熱成像技術(shù)的成熟，以及DSP芯片的運(yùn)算性能、圖像智能分析識(shí)別算法的發(fā)展，紅外熱成像測(cè)溫儀和紅外熱成像攝像機(jī)逐步走向智能化、業(yè)務(wù)化，使?jié)M足各行各業(yè)的特定業(yè)務(wù)需求。

　　因此紅外熱成像技術(shù)發(fā)展前景巨大，值得大家深入研究。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]蔡毅，湯錦亞.對(duì)紅外熱成像技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)看法[J].紅外技術(shù),2000(2).

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