红外热像仪技术分析报告

红外热像仪技术分析报告

XXXXXX技术分析报告

XXXXXX股份有限公司

2012年5月

目次

1 初始上电时热像仪输出视频时序 (1)

2 外同步信号设计方案及试验验证 (1)

3 红外热像仪调光算法及抗热窗算法 (6)

3.1 红外热像仪调光算法 (6)

3.1.1 背景概述 (6)

3.1.2 常用图像增强算法比较 (7)

3.1.3 本系统调光算法 (12)

3.1.4 选择本方案的原因 (16)

3.2 红外热像仪抗热窗算法 (18)

3.2.1 热窗效应产生的原因 (18)

3.2.2 红外热像仪抗热窗算法原理 (19)

3.2.3 抗热窗算法实验结果 (20)

4 14位图像在不调光情况下是否满足导引头使用要求 (21)

4.1 背景 (21)

4.2 实验验证 (24)

XXXXXX技术分析报告

1 初始上电时热像仪输出视频时序

红外热像仪系统总共输出三路视频信号，分别为14位数字图像信号、8位数字图像信号和模拟视频信号，其中14位数字图像主要经过数据采集、非均匀性校正、死点替换处理后送出14位数字信号；8位数字图像在14位数字图像的基础上，再经过DSP处理之后的8位数字信号；模拟视频为经DSP处理后的数字信号转为模块信号。

关于14位数字口、8位数字口、模拟视频三路信号时序关系，相对于积分时间的时序如下图：

注1：14位数字口：经过数据采集、非均匀性校正、死点替换等处理后，需要将数据缓存一帧，再根据客户要求时序送出，故第一个有效数据从

14位接口送出相对积分时间下降沿共延迟约12.4mS；

注2：8位数字口：经过数据采集、非均匀性校正、死点替换等处理后，直接将数据送给DSP，经DSP处理后再按要求时序送出，共延迟约40mS；

注3：模拟视频信号： DSP处理后的数据首先保证8位数字接口时序送出，为满足本地视频显示时序要求，需再缓存一帧数据后按PAL制式时序

输出给ADV7123芯片，共延迟约56mS。

2 外同步信号设计方案及试验验证

在系统始用过程中，由于需要红外热像仪输出的14位数字图像、

8位数字图像和模拟三路视频信号全部同步于整个系统，因此引入外同步功能，使热像仪三路输出视频信号和外同步视频输入信号进行同步。

a)关于系统同步机制，流程图说明如下：

具体过程说明如下：

1)检测是否有外同步信号，如果检测到外同步信号，跳到

第2步，否则一直检测；

2)为保证每一帧数据的完整性，当检测到外同步信号时，

需判断当前帧是否发送完毕，如果是，则跳到第3步，

否则等待直到结束后，再跳到第3步；

3)进入复位状态，检测外同步信号，20mS内如果检测到

外同步，跳到4步；否则跳回到第1步；

4)进入同步状态，每20mS检测外同步信号；如果20mS

内没检测到外同步，跳回到第1步，系统在当前状态下

继续运行，避免同步信号从有到无过程中出现闪屏现

象，否则保持同步状态。

b)外同步验证：

利用示波器的余辉功能来测试外部输入视频信号

与热像仪三路输出视频信号是否同步。如果同步，

则两者视频信号相位锁定，否则两者相位飘移。

1)热像仪模拟输出视频信号与外同步信号验证

通道1（黄色）接外同步视频信号，通道2

（蓝色）接热像仪模拟输出视频信号。

当外同步信号信号没有接入热像仪系统

时，通道2波形相对通道1波形相位飘移，

通过余辉功能可将飘移轨迹捕捉到，如下

图蓝色残影部分，表明两者不同步：

当外同步信号接入系统时，通道2波形相

对通道1波形相位锁定，通道2波形的上

升沿或下降沿比较清晰，表明两则已同步，

如下图：

2)热像仪14位数字图像输出视频信号与外同步信号验证

通道1（黄色）接外同步视频信号，通道2

（蓝色）接14位数字场有效信号。

当外同步信号信号没有接入热像仪系统

时，通道2波形相对通道1波形相位飘移，

通过余辉功能可将飘移轨迹捕捉到，如下

图蓝色残影部分，表明两者不同步：

当外同步信号接入系统时，通道2波形相

对通道1波形相位锁定，通道2波形的上

升沿或下降沿比较清晰，表明两则已同步，

如下图：

3)热像仪8位数字图像输出视频信号与外同步信号验证

通道1（黄色）接外同步视频信号，通道2

（蓝色）接8位数字场有效信号。

当外同步信号信号没有接入热像仪系统

时，通道2波形相对通道1波形相位飘移，

通过余辉功能可将飘移轨迹捕捉到，如下

图蓝色残影部分，表明两者不同步：

当外同步信号接入系统时，通道2波形相

对通道1波形相位锁定，通道2波形的上

升沿或下降沿比较清晰，表明两则已同步，

如下图：

3 红外热像仪调光算法及抗热窗算法

3.1 红外热像仪调光算法

3.1.1 背景概述

由于红外图像的成像机理以及红外成像系统自身的原因，使得红外图像与可见光图像相比，大多有图像对比度低、图像较模糊、噪声大等特点。这对后续的处理极为不利，因此抑制噪声、提高图像信噪比、调整图像对比度、增强图像边缘等操作是必不可少的；另外，经过增强后的图像抑制了噪声，使图像呈现出更好的视觉效果。

虽然在处理之前已经过两点校正和盲元替代，改善了红外图像的非均匀性、剔除了死点噪声，但是这部分工作对于图像的增强没有太大的效果。传统的图像增强的方法可分为时域、空域和频域处理三大类，时域增强主要有时间延迟积分、帧间比较等；空域增强是目前被广泛使用的方法，它主要包括点运算和领域增强，其中点运算包括灰度级拉伸、灰度变换、直方图修正等，领域增强主要有均值滤波、中值滤波、梯度法、掩模匹配等；而在频域中主要包含了在离散傅里叶变换、小波变换等。

3.1.2 常用图像增强算法比较

目前运用最多的增强算法主要集中的空域处理，下面对一些常用的空域处理算法与我们所采用的算法进行比较。

图1 原图

a)灰度变换是将一个灰度区间映射到另一个灰度区间的变

换，可调整图像的灰度动态范围或图像对比度，是图像增