資源描述：
《光電成像原理論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、紅外熱成像系統(tǒng)及其應用摘要：由于成本高等原因，紅外成像技術早期大多應用在軍事中，但經過幾十年的發(fā)展，目前紅外成像技術已經廣泛地應用于夜視、醫(yī)學診斷、軍事、安全監(jiān)控等眾多領域，紅外成像系統(tǒng)的價格已經大幅降低，這為紅外成像系統(tǒng)向民用和多元化應用方向發(fā)展創(chuàng)造了條件并正成為一種趨勢。目前市場上面的紅外成像產品已經十分常見，比如說紅外攝像機、紅外夜視儀等產品。這些產品的一大特點就是功耗低、體積小、重量輕、便于攜帶，有的功能十分強大。因此，作為一個發(fā)展迅猛的研究方向，了解紅外熱成像技術十分必要。本文主要介紹了紅外成像系統(tǒng)的發(fā)展、作用
2、及其幾個具體應用。關鍵詞：紅外成像系統(tǒng)及其應用面陣CCD一、紅外成像系統(tǒng)的發(fā)展與各行業(yè)的作用1、紅外成像系統(tǒng)的發(fā)展美國TI公司在1964年研制成功第一代的紅外熱成像裝置，稱為紅外前視系統(tǒng)，這是紅外成像儀的原型。九十年代中期，美國FSI公司研制成功新一代紅外熱像儀，屬于焦平面陣列式(FPA)結構的一種凝視成像裝置。第二代熱像儀又分為低溫制冷和非制冷兩種型號。探測器分辨率一般在320×240或320×256。其中非制冷型主要有熱釋電（鈦酸鍶鋇(BST)陶瓷材料）和微測輻射熱計（多晶硅材料）；制冷型焦平面（HgCdTe材料）則
3、基于光子探測原理，即入射光子在探測器中激發(fā)光生載流子，光生電荷正比于入射光通量。其靈敏度比非制冷要高得多。進入二十一世紀，紅外焦平面技術得到飛速發(fā)展。第三代紅外熱像儀也正在研制中。其主要特點是：高分辨率(800×600、1024×1024、2048×2048等)、多探測波段、高幀率(高達200Hz)、高靈敏度(<10mK)等。第三代熱像儀對未來的生產工藝技術提出了新的挑戰(zhàn)，如何平衡提高探測器性能和降低生產成本是第三代熱像儀能否大規(guī)模應用于軍事甚至民用領域的關鍵問題。2、紅外成像系統(tǒng)的作用(1)紅外偵察與夜視目前紅外成像系
4、統(tǒng)廣泛裝備于海、陸、空三軍，大大提高軍隊夜戰(zhàn)水平，可晝夜偵察和監(jiān)視空中、地面、水面的各種目標，并可用于各種作戰(zhàn)飛機、武裝直升機、無人機、坦克、艦船的導航、瞄準和火控系統(tǒng)。(2)紅外制導利用圖像識別和跟蹤技術，引導導彈跟蹤和接近目標，大大提高了導彈的命中率。紅外制導在空空、空地、地空、反坦克導彈中普遍采用。(3)用于探測隱形目標隱身目標雖采用了隱身技術，但其溫度總比背景溫度高，紅外輻射仍然存在，仍有可能被高靈敏度的紅外探測器探測到。將紅外成像設備安裝在空間平臺上用于探測隱形目標，可精確提供目標的位置信息，探測距離可達數百千
5、米。紅外探測技術是和雷達互為補充的偵察設備，用于探測近距離目標，并提高了自身的隱身能力。軍用紅外技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，表明紅外技術的地位已從以往的戰(zhàn)術地位向戰(zhàn)略地位發(fā)展，對未來戰(zhàn)爭將有重大的影響。任何技術都不是十全十美的，紅外技術也有其局限性。主要缺點是在大氣層內的探測能力不如雷達，受陰雨霧等天氣條件的影響比較大。(4)工業(yè)主要應用于工業(yè)熱故障探測、熱能耗散途徑識別和無損檢測等領域。如電力、交通、石油化工、工藝質量控制、非接觸溫度測量、預防性維修等。(1)農業(yè)與林業(yè)采用紅外遙感技術，可以監(jiān)測農作物估產，病蟲害探測和預
6、報，森林、草原防火，衛(wèi)星地球資源勘察。(2)醫(yī)學用來診斷同體溫有關的許多疾病。如癌癥的早期診斷、手術監(jiān)測、傷口監(jiān)視、靜脈堵塞的早期診斷。紅外測溫儀具有無輻射、成像測溫分辨率高、工作穩(wěn)定等特點，可對2米外較大范圍流動人員進行監(jiān)控。在非典期間紅外測溫技術廣泛應用在機場、車站、碼頭、醫(yī)院等公共場所，對防止非典的蔓延發(fā)揮了極其重要的作用。二、紅外成像系統(tǒng)結構1、紅外成像系統(tǒng)的硬件結構該系統(tǒng)主要由面陣CCD、專用驅動IC、ADC、FIFO、DSP和FPGA等模塊組成。本紅外成像系統(tǒng)的硬件框架如圖1所示：圖1紅外成像系統(tǒng)的硬件框架圖
7、本系統(tǒng)總共分成兩個大的模塊：CCD圖像采集模塊和DSP+FPGA模塊。CCD圖像采集模塊主要完成圖像數據的采集及數據同步信號的產生；DSP+FPGA模塊主要完成圖像數據的存儲、處理及顯示。DSP+FPGA模塊又可以分成兩個小模塊：DSP模塊和FPGA模塊。前者主要是負責圖像算法的處理以及圖像數據的存儲，后者則主要是負責系統(tǒng)的控制及圖像的顯示。CCD圖像采集模塊、DSP模塊及FPGA模塊將在后續(xù)的章節(jié)中詳細介紹。1、CCD器件及驅動目前，用于紅外面陣圖像探測的器件主要有：具有近紅外探測功能的CCD和紅外焦平面陣列。具有近紅
8、外探測功能的CCD主要用于紅外監(jiān)控、紅外測距和近紅外光譜分析儀等近紅外成像領域；而紅外焦平面陣列是更為高端的紅外探測器，主要應用于紅外熱成像、紅外跟蹤系統(tǒng)、導彈尋的器和紅外對抗等軍事系統(tǒng)?；诔杀竞蛻脠龊戏矫娴目紤]，本系統(tǒng)選擇了SONY公司生產的CCD——ICX259AL。1、面陣CCD的基本原理面陣CCD由多行感
