專利名稱：紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及紅外熱成像組件和紅外成像系統研究領域，特別是涉及一種紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統。
背景技術：
紅外熱像儀能夠進行非接觸式的、高分辨率的溫度成像，且圖像質量高，可提供測量目標的眾多信息，彌補了人類肉眼的不足，因此已經在軍事、電力系統、土木工程、汽車、 冶金、石化、醫療等諸多行業得到廣泛應用。但是，目前尚無專門的紅外熱成像組件調試系統，而只能依賴于紅外熱像儀的整機測試。請參閱圖1所示，第三代便攜式紅外熱像儀，是采用非制冷凝視焦平面探測器，由紅外望遠鏡、探測器、紅外熱成像組件、光機電安裝平臺和顯示器等部分組成，其中紅外探測器是關鍵器件，實現對場景輻射的響應。對該紅外熱像儀進行調試的傳統流程為光學系統(紅外望遠鏡)一紅外探測器一紅外熱成像組件一PAL視頻、圖像采集卡(光機電安裝平臺、顯示器等)一基于視頻應用的算法研究。以該便攜式紅外熱像儀為例來說，現有技術主要存在如下缺陷1、在紅外熱像儀的研制過程中，紅外熱成像組件性能測試是與整機一起完成的， 不能單獨進行測試；2、紅外探測器成本較高，占據紅外熱像儀成本的90%以上，整機測試過程中的器件損壞增加了紅外熱像儀整機研制的風險；3、整機測試結果無法全面、客觀地分析、評估原始紅外數據，也不能客觀反映紅外熱成像組件的硬件電路和圖像處理算法的性能，還增加了測試數據的分析難度。由此可見，如何設計一種可專門用于紅外熱成像組件的調試，全面、客觀地分析、 評估原始紅外數據和圖像處理算法的性能，降低紅外熱像儀研發風險的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，是當前本領域的一個重要研究目標。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，使其可專門用于紅外熱成像組件的調試，能夠全面、客觀地分析、評估原始紅外數據和圖像處理算法的性能，并降低紅外熱像儀的研發風險。為解決上述技術問題，本實用新型一種紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，由紅外信號仿真模擬器和數據采集分析系統組成，其中紅外信號仿真模擬器接收并存儲視頻或圖像文件，在紅外熱成像組件電路驅動下，向紅外熱成像組件輸出模擬信號；數據采集分析系統接收并分析紅外熱成像組件輸出的數字電平量。作為本實用新型的一種改進，所述的數據采集分析系統包括安裝有數據分析軟件的上位機；以及將紅外熱成像組件輸出的數字電平量傳送至上位機的數據采集卡。所述的數據采集卡為高速PCI數據采集卡。[0012]所述的數據采集卡通過LVDS數據交換接口接收紅外熱成像組件輸出的數字電平量。所述的紅外信號仿真模擬器包括中央處理器，以及與中央處理器連接的存儲器、 顯示器、控制面板和數據接口。所述的數據接口包括USB接口、串口及JTAG調試口。采用這樣的結構后，本實用新型至少具有如下優點1、通過模擬探測器的數據輸出，有效降低了紅外熱成像組件在研制初期的開發周期和成本，加快了開發進度，降低了風險；2、通過隔離紅外熱成像組件和探測器，能夠準確、定量分析紅外熱成像組件的硬件電路和算法性能；3、通過LVDS數字接口和高速PCI紅外數據采集系統，能夠無失真的獲取紅外探測器的原始數據，進行非均勻性校正、盲元補償等技術研究；4、通過上位機紅外數據分析軟件，可完成硬件目標程序編制前的功能仿真，加快圖像信息處理算法的研究進度。
上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1是現有紅外熱成像儀的測試流程示意圖。圖2是本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統與紅外熱成像組件的組合示意圖。圖3是本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統的紅外信號仿真模擬器的輸入輸出時序示意圖。圖4是本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統的紅外信號仿真模擬器工作流程示意圖。圖5是本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統的上位機紅外數據分析軟件功能模塊組成示意圖。
具體實施方式
請參閱圖2所示，本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，由紅外信號仿真模擬器和數據采集分析系統組成。其中，紅外信號仿真模擬器是本實用新型的紅外數據源，能夠仿真紅外探測器的接口和信號輸出功能。紅外信號仿真模擬器主要由中央處理器，以及與中央處理器連接的顯示器、控制面板、存儲器和數據接口等組成。其中，數據接口包括USB接口、串口及JTAG調試口，標準圖像或視頻文件存儲于通過USB接口連接的外部flash存儲器(如U盤、SD卡等)中；中央處理器接收紅外熱成像組件傳送的針對某種探測器類型的驅動信號，產生控制時序，并將標準圖像或視頻按照探測器要求的數據格式輸出；顯示器同步顯示；控制面板實現各種功能模式控制，如驗證紅外熱成像組件AD采集分辨能力、非均勻性校正能力、盲點剔除能力、 圖像增強能力等。[0029]請配合參閱圖3所示，其是以384X 288非制冷焦平面器件信號模擬為例來說明紅外信號仿真模擬器的輸入、輸出時序。紅外信號仿真模擬器接收主時鐘、場同步和行同步信號，并按時序輸出模擬數據。請配合參閱圖4所示，本實用新型的紅外信號仿真模擬器工作流程主要包括系統初始化一視頻或圖像文件選擇一發送模式選擇一模擬數據輸出一數據發送結束時結束模擬。此外，還可在數據發送未結束時，更改發送模式或視頻圖像文件。紅外信號仿真模擬器接收并存儲視頻或圖像文件，在紅外熱成像組件電路驅動輸入條件下，模擬器按照紅外焦平面器件的信號規范，向紅外熱成像組件進行模擬信號輸出， 達到動態實時仿真探測器的目的。借助紅外信號仿真模擬器輸出的標準紅外圖像，進行紅外熱成像組件研制，可以完全拋開系統研究對紅外焦平面器件的依賴，降低了研究成本和風險，加快了研究進度，并能夠隔離紅外探測器，以及整機光機電系統對紅外熱成像組件性能測試的影響。此外，通過人為設定模擬視頻的圖像特征，可以驗證紅外熱成像組件在非均勻性校正、盲點剔除、圖像增強，以及信號濾波等方面的電路設計性能和圖像處理算法性能，有利于研制出高質量的紅外熱成像組件和成像系統。數據采集分析系統接收并分析紅外熱成像組件輸出的數字電平量。數據采集分析系統主要由LVDS數據交換接口、高速PCI數據采集卡以及上位機三部分組成。其中，LVDS數據交換接口接收紅外熱成像組件輸出的數字電平量，傳給高速PCI 數據采集卡，再傳送至上位機，實現基于上位機軟件的實時數據采集。上位機安裝有實時數據分析軟件，包括時域/頻域信號分析、控制命令下載，以及系統狀態信息反饋等功能，能夠獲取包含器件非均勻性信息的原始12位數據，對紅外熱成像組件輸出的數據進行分析， 對比紅外信號仿真模擬器的輸入視頻，達到定量分析紅外熱成像組件性能的目的。請配合參閱圖5所示，上位機的數據采集分析軟件可采用VC6. 0編程，程序由數據采集、組件控制、信息顯示和算法驗證四個模塊組成，能夠進行基于探測器原始數據的統計分析、設置紅外成像組件的各種工作狀態、以及目標程序的上位機驗證等，并以分析結果指導成像組件的設計改進。在系統研究、調試階段，編制基于FPGA的目標板程序會耗費大量的時間，采用數據采集卡，應用高級語言，通過編寫基于上位機的圖像處理算法，能夠加快算法研究進度， 在算法有效性得到反復驗證之后，再編制目標板程序。在電路基本功能驗證成功之后，可以以真實的紅外探測器代替紅外信號仿真模擬器，集成光學系統，進行基于紅外成像系統的聯合調試，并采集原始數據，開展基于上位機軟件相關算法的研究，加速硬件和算法研制進度。利用本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，對紅外熱成像組件進行調試的流程主要為紅外信號仿真模擬器一紅外成像組件一LVDS數字量、高速PCI數據采集卡一基于成像系統的數據分析及算法研究。本實用新型的應用，有利于提高紅外成像組件的研究效率，提高系統成像質量，降低研制成本和風險。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于由紅外信號仿真模擬器和數據采集分析系統組成，其中紅外信號仿真模擬器接收并存儲視頻或圖像文件，在紅外熱成像組件電路驅動下，向紅外熱成像組件輸出模擬信號；數據采集分析系統接收并分析紅外熱成像組件輸出的數字電平量。
2.根據權利要求1所述的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于所述的數據采集分析系統包括上位機；以及將紅外熱成像組件輸出的數字電平量傳送至上位機的數據采集卡。
3.根據權利要求2所述的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于所述的數據采集卡為高速PCI數據采集卡。
4.根據權利要求3所述的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于所述的數據采集卡通過LVDS數據交換接口接收紅外熱成像組件輸出的數字電平量。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于所述的紅外信號仿真模擬器包括中央處理器，以及與中央處理器連接的存儲器、顯示器、控制面板和數據接口。
6.根據權利要求5所述的紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，其特征在于所述的數據接口包括USB接口、串口及JTAG調試口。
專利摘要本實用新型是有關于一種紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，由紅外信號仿真模擬器和數據采集分析系統組成，其中紅外信號仿真模擬器接收并存儲視頻或圖像文件，在紅外熱成像組件電路驅動下，向紅外熱成像組件輸出模擬信號；數據采集分析系統接收并分析紅外熱成像組件輸出的數字電平量。本實用新型紅外熱成像組件信號模擬與數據分析系統，可專門用于紅外熱成像組件的調試，能夠全面、客觀地分析、評估原始紅外數據和圖像處理算法的性能，并降低紅外熱像儀的研發風險。
文檔編號G01R31/3167GK202110252SQ20112004720
公開日2012年1月11日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者李玉玨, 王軍力, 王新星, 邸超, 陳小明 申請人:中國兵器工業系統總體部