张涛[1](2021)在《CMOS非均匀性校正方法研究》文中提出一直以来,互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器相较于电荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)图像传感器在帧率、功耗、集成度、性价比等方面有明显优势,再加之近年来CMOS图像传感器在工艺、结构设计上的不断改进,使其相较于CCD的传统劣势(读出噪声、暗电流、动态范围、量子效率等)也得到了显着改善,近而促使CMOS近年来在各高、低端领域均得到广泛应用。遗憾的是,CMOS由于读出结构的原因,导致其相较于CCD有更为明显的非均匀性噪声。云南天文台在基于CMOS观测数据从事太阳高分辨图像的重建研究中发现,时变噪声可在重建过程中得到有效抑制,而相对稳定的空域噪声(非均匀性噪声)反而被进一步的强化,进而导致最终的重建结果受到严重影响。因此为了进一步提高高分辨图像的质量,对CMOS的非均匀性校正成为了不可回避的问题。经调研发现,非均匀性校正的方法可以分为基于定标的方法和基于场景的方法。基于定标的方法由于受到温漂和时漂的影响存在校正参数失效的问题,为维持校正参数的有效性需反复进行参数的标定。因此该缺陷严重影响了定标法在使用上的灵活性。为克服定标法灵活性不足的问题,基于场景的方法成为了如今研究的重点。文本根据应用需求的不同,提出了三种不同类型的基于场景的非均匀性校正方法。本文通过对非均匀性噪声产生的原因以及噪声图像在小波相关分量上的分布特点进行分析后,提出了基于小波主成分分析的非均匀性校正方法。该方法认为非均匀性噪声的出现导致了小波相关分量中直流成分的改变。因此,该方法主要是通过降维去噪的方式实现对直流分量的重新调整,进而实现对非均匀性的校正。该方法计算速度较快,更为适合于对校正效率有要求的应用场景。本文通过对非均匀性噪声的结构特性以及分布特性进行分析后,提出了低秩稀疏变分的非均匀性校正法。该方法通过求解融合了非均匀性噪声低秩特性以及分布高斯特性、目标图像变分稀疏特性,以及保真特性等先验信息的优化方程方式,实现对非均匀性的校正。同时为了简化正则系数的选择,该方法引入了基于低频信息的自适应系数调整策虑,该策略可动态平衡保真的强度与图像平滑的强度,可在一定程度上降低正则系数的调整难度。该方法具有良好的校正性能,但校正过程相对耗时较长,较为适合于对校正性能有要求而对校正效率不敏感的应用场景。本文将多层残差网络的特征表达能力同图像的各项异性特性相结合,提出了全变分残差网络的非均匀性校正方法。该网络通过不断学习实测样本数据与分段定标法获得的标签数据之间的映射关系,实现去除输入图像中的非均匀性噪声。虽然该方法需要专门的设备生成训练数据,以及经历前期较长时间的网络训练过程,但是经过充分训练的网络不仅具备与滤波法相当的非均匀性校正效率还具备与最优化法相当的校正效果。该方法较为适合于对校正性能以及校正效率均有要求的应用场景。
杨文凯[2](2021)在《基于FPGA的制冷型红外成像系统电路设计与实现》文中研究说明红外成像技术是一种可以利用光电转换,将红外辐射转换为人眼可见图像的高新技术。如今,其在军事领域和民用领域发挥着越来越重要的作用。作为红外成像系统重要组成部分的图像采集处理电路,如何实现红外信号的高信噪比、高速传输、采集和实时处理,一直是红外成像系统的研究重点。随着FPGA技术的高速发展,为这一研究提供了新的解决方案。本文主要对基于现场可编程门阵列(FPGA)的红外成像系统进行研究和设计。首先对红外成像系统的研究背景和意义做了详细介绍,随后分析了国内外的发展及研究现状。在此基础上,根据640×512中波制冷型焦平面阵列探测器组件的技术指标,在硬件方面设计了探测器偏置电路、信号预处理电路、模数转换电路、FPGA信号处理电路以及串行通信接口电路。为保证信号传输的稳定性,对探测器输出的4路模拟信号采用差分信号的形式进行传输。在软件方面设计了以FPGA为核心器件的各种时序控制信号,负责为探测器提供稳定的工作时钟信号、A/D转换的时序信号以及存储器的控制时序信号等。由于红外探测器的非均匀性,采用两点校正法对输出的红外图像进行非均匀校正,并利用时空相关性的盲元补偿方法对焦平面阵列中存在的盲元进行替换,又因为输出红外图像的对比度较低,导致图像的层次感不明显,所以在后期需要对图像进行图像增强。为解决输出红外图像存在的上述问题,用FPGA硬件电路分别实现了红外图像的非均匀校正、盲元替换和图像增强。最后,分别对红外成像系统的硬件电路和软件代码进行了调试。并通过成像实验得到了清晰的图像,验证了系统设计的可行性,满足了项目的设计需求。
卢靖[3](2019)在《基于图像融合的新型红外热成像系统研究》文中指出图像是人类获取和记录信息的重要手段,在光电信息探测领域有着无可替代的作用。近年来,以红外波段与可见光波段为代表的多波段融合成像技术,能够提取两个波段图像的优势特征,增强人们在探测领域对图像的认知和理解能力,已经大量应用于工业生产和日常生活中。通过广泛地查阅文献及研究相关系统,并且充分考虑开发难度与应用扩展性后,本设计采用嵌入式FPGA平台加PC平台的系统实现方案。围绕红外与可见光的图像融合系统,本文的主要研究内容如下:1.进行了红外探测器与可见光传感器成像原理研究。分别探讨了现今主流的非制冷电阻型热辐射焦平面探测器与CCD传感器、CMOS传感器所涉及的材料,工艺以及基本物理原理。以此研究为指导,最后选定大立科技DLD384型探测器为红外探测器,索尼IMX322型CMOS传感器为可见光传感器。2.深入研究了红外与可见光图像融合算法及相关理论。研究的算法主要包括:红外图像的非均匀校正算法,图像增强算法,伪彩变换算法,图像配准算法以及红外与可见光图像融合算法。并且以上述红外与可见光图像融合理论为基础,兼顾融合效果与算法运行效率,提出一种能够快速实现的区域融合算法。3.进行图像采集系统硬件设计与程序设计。硬件设计包括:DLD384探测器控制电路,IMX322传感器控制电路,FPGA交互控制电路,SDRAM控制电路,USB3.0传输控制芯片外围电路。并以上述设计为基础,进行PCB设计,绘制PCB电路板。程序设计包括:FPGA逻辑控制程序设计,DLD384探测器与IMX322传感器控制程序设计,SDRAM读写程序设计,USB3.0控制程序设计。4.利用设计的前端图采集系统,结合上位PC机,搭建图像融合的实验系统。在上位PC机中,使用C++语言结合OpenCV库对算法进行实现,并且使用Qt框架编写GUI界面。对前端采集的图像数据进行非均匀校正,图像配准以及图像融合实验,最后对结果进行了评价和分析。本文的研究实现了红外与可见光图像的采集,并在PC端完成了图像融合。从融合效果上看,主观观察和客观指标计算都说明,融合后的图像相比单波段图像的信息量大大增加。从算法效率上看,在目前的实验条件下,单帧的融合处理时间达到了0.037秒左右,能够应用于红外与可见光融合的视频流处理。
张萌[4](2016)在《非制冷长波红外图像处理系统的设计与实现》文中进行了进一步梳理无论在军事领域、商用领域还是民用领域,红外图像处理系统都已被广泛的应用,凭借体积小、功耗低、处理性能强的特点提升了世界各地对红外成像技术的关注度。本文所设计的非制冷长波红外图像处理系统,不但具有以上红外成像系统的特点,同时还具备处理复杂图像算法的能力。系统采用FPGA与DSP处理器作为系统的运算核心,实现了红外成像、图像采集、非均匀校正、直方图均衡化以及与上位机进行图像传输、指令通信等功能。取得的主要成果如下:根据系统设计需求,将红外图像处理系统分为四部分:长波红外探测器板、FPGA图像预处理板、DSP图像算法板以及外部接口板。整个系统采用四个板卡堆叠的物理结构,板间通过高速接插件相连。系统的红外探测器采用ULIS公司的UL04371作为探测核心;根据系统实际需求选用Altera公司的CycloneIII系列FPGA作为预处理板的处理器;系统采用TI公司的高性能DSP处理器TMS320C6657作为图像算法板的核心处理器。这套系统具备图像处理性能强、系统功耗低、体积小以及成本低的特点。为了解决红外图像的非均匀性问题,本文研究了红外图像的非均匀校正算法。提出了一种改进式RAM阵列配合外部存储器的缓存机制,借此缓存单元实现了两点标定校正算法;通过编写逻辑,在FPGA处理器内部设计并实现了一套非均匀校正图像的流程;设计了一套逻辑控制单元,用来协调和管理非均匀校正算法中各个逻辑模块的工作。为使系统具备对比度增强功能,通过编写逻辑在系统中建立了直方图均衡化模块,分别实现了直方图统计和直方图均衡化。为降低直方图均衡化运算的复杂度,同时减少模块占用的硬件资源,本文采用寄存器数组实现直方图统计,避免了传统方法中采用解码器和多路复用器带来复杂度高的问题,同时利用双口RAM作为均衡化映射的查找表,降低了运算复杂度低。为了实现系统与上位机的通信功能,在DSP处理器上建立了DSP/BIOS操作系统,通过该系统创建了接口中断线程和以太网任务线程,实现了线程在操作系统中的任务调度,同时配合算法板上的DDR3外部存储器完成了预处理图像的存储和读取任务。FPGA处理器的图像传输和指令交互通过通用并行接口和串口逻辑实现,同时在FPGA内部嵌入基于Qsys的NIOSII片上可编程处理器。FPGA处理器需要对红外探测器进行时序配置和图像信息配置,同时控制ADC芯片和并串转化芯片来实现图像采集功能,将串行图像数据恢复为并行图像数据后对图像进行预处理。
王旭[5](2013)在《基于FPGA的非制冷红外成像组件的软件设计》文中指出随着科学技术的发展,红外成像技术在军事和民用领域得到了越来越广泛的应用,特别是非制冷红外热成像系统,以其价格低、可靠性高、体积小、功耗低的特点在红外热成像系统发展中占据着重要地位。传统制冷型红外探测系统制冷器存在价格昂贵、设备体积庞大、能耗大和可靠性差的缺点,这限制了红外成像系统的应用范围。为了降低成本、功耗,缩小尺寸,并提高可靠性,我们采用了非制冷红外热成像系统,并基于FPGA来实现,使红外热成像系统有可能应用在在更广泛的领域。本文设计的系统采用单FPGA系统架构。采用硬件实现的办法并行实现红外图像处理算法,大大提高了图像实时处理速度并有效减小电路体积。FPGA系统由非制冷红外探测器驱动模块、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)信号处理模块、图像缓存模块和视频显示模块等组成。实现了探测器规模为640×480、光谱响应为8-14μm的红外图像的采集、处理和实时性显示功能。由于系统中红外探测器受材料和工艺水平限制等原因,非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)器件的各探测单元响应特性之间普遍存在着非均匀性,同时图像还存在盲元点,针对以上两点本文对非均匀校正算法和盲元插值算法进行了研究。提出以流水线思想进行非均匀校正的FPGA逻辑设计,相对于用DSP实现的校正算法,效率更高,实时性更好。
刘栋铖[6](2013)在《工业检测中的线阵CCD相机系统设计与研究》文中研究指明随着工业自动化的快速发展,机器视觉系统的工业应用也越来越普遍。工业相机作为工业机器视觉系统的核心部件,决定着拍摄图像的质量以及图像传输的速率。针对CCD图像传感器的高速、高分辨率、低噪声等优点,本文研究了一种基于FPGA的应用于工业检测的线阵CCD相机。本文介绍了整个线阵CCD相机系统的硬件设计。线阵CCD相机系统的硬件包括CCD偏置电压电路、CCD时序驱动电路、CCD输出信号处理电路、AD采样电路、FPGA配置电路、存储器接口电路、千兆以太网接口电路。本文也介绍了线阵CCD相机系统的软件设计。系统的软件设计包括CCD时序驱动程序设计、AD时序驱动程序设计、Nios Ⅱ程序设计。其中,Nios Ⅱ程序设计包含千兆以太网驱动程序设计、图像传输程序设计等。本文还对系统的功能进行了测试与分析,给出了驱动时序的仿真波形与实测波形图。最后,本文分析了CCD图像传感器的噪声源及其产生的原因,研究了一种基于FPGA的图像并行校正算法思路。实验结果表明,图像经FPGA校正算法处理后,不仅有效地抑制了图像噪声,而且还增强了图像的边缘信息,更加有助于工业检测。
杨鹤猛[7](2012)在《远红外实时成像样机系统关键技术研究》文中研究表明红外成像技术是一种把红外辐射波图像转换为可视图像的技术。它利用景物自身表面各部分热辐射的差异获取图像细节,因此是一种被动成像技术。红外成像对烟雾雨雪穿透性较强,能识别伪装和自然景物,不易受强光干扰,对人体无损伤,可进行远距离和全天候观察。红外热成像系统的研制涉及物理、材料、光学、电子学、计算机、机械、图像处理等多个领域,已在军事、工业、科学研究等广泛的领域发挥了重要的作用。尤其是近年发展的基于微测辐射热计焦平面阵列的非制冷红外热成像系统,具有重量轻、体积小、成本低、功耗低、动态范围大、可靠性好等独特优势,在诸多热成像检测领域更具应用前景。欧美一些国家对红外成像系统及其核心部件红外探测器的研究起步较早,其关键技术上一直领先于国内,包括红外探测器的研制,红外图像处理算法的研究,高性能处理电路系统的实现等方面。课题基于某国外产微测辐射热计焦平面阵列红外探测器,响应峰值波长为8-14μm。首先研究了其信号输出格式及噪声特性,设计和研制出一套远红外成像系统实验板,可采集到格式正确的原始红外图像并作为算法研究的基础;然后从非均匀性校正,灰度变换增强,插值放大三个方面进行了预处理和后处理算法研究和实验;进一步研究了红外焦平面阵列实时信号处理技术,开发了一套高性能的远红外实时成像电路处理系统,经调试验证取得了良好的效果。(1)在探究微测辐射热计红外焦平面阵列信号输出特性方面:根据输出的串行时钟和数据信号,设计和调试出一套小型化低功耗的成像电路系统,其驱动时序设计在板上CPLD内,可进行精度为比特级的调整,经大量实验,探究到了准确的红外视频驱动时序。通过编程实现了上位机控制实验板采集图像并上传,在上位机进行精度为像素级的调整,验证了探测器驱动时序的正确性。进一步对探测器输出原始红外图像噪声特性进行了分析。(2)在红外图像预处理和后处理算法研究方面:提出了一种基于S曲线模型的红外焦平面阵列非均匀性标定校正算法,考虑到标定类校正算法无法应对探测器漂移的情形,又提出了考虑焦平面阵列漂移特性的校正算法,实验证明这两种算法在大动态范围内均具有较高的校正精度。针对实验电路板采集的原始红外图像,还提出了一种基于噪声模型的帧间动态非均匀性噪声滤除算法,该算法具有自适应性,对高噪声率红外图像具有良好的校正效果,易于工程实现。通过对传统的空域红外图像增强算法进行研究对比,提出了一种基于直方图阈值自适应提取的灰度变换增强算法。该算法能较好地完成14bits原始红外图像到8bits图像的动态压缩,原始图像中像素数目较少而占用灰度级较多的大动态范围得到较好抑制,保留了细节。算法具有自适应性,运行速度较快。针对红外图像的特点,提出了一种改进的自适应边缘保持红外图像插值算法,经测试,该算法对红外图像行列均两倍插值放大具有较好的效果,但耗时较多。兼顾算法的有效性和实时性,还提出一种基于梯度的快速图像插值算法,便于应用到嵌入式系统中。(3)在红外实时成像电路处理系统研究方面:此前已研制出一套小型化低功耗长波红外成像系统,并验证了各模块驱动时序的正确性,在此基础上,经过系统方案论证比较,又开发出一套高性能长波远红外实时成像系统。该系统硬件实现上以高速大内存且具有双外部总线接口的DSP-TMS320C6416T为处理器,采用高速FIFO机制缓存待采集和显示的红外图像。软件编程上在数据传输过程中使用EDMA和QDMA,采用中断函数对不同类型的事务按预先设定的优先级进行处理。这些措施很大程度上降低了数据传输占用时间,保证了DSP分配给预处理和后处理算法的时间,因此易满足实时性。同时硬件电路的PCB设计中,器件选型多采用贴片的小封装设计,布局和布线经过精心设计,以使系统尽可能小型化。实验测试结果表明,对探测器输出的帧频为25fps,分辨率为320×240的红外图像可以实时并行地完成红外视频采集、处理和显示过程,最终实现640×480分辨率的数字视频输出和标准PAL制式模拟视频输出,并可保存视频数据到系统自带的存储器或通过并口上传到上位机。
朱宏殷[8](2012)在《星上成像均匀性及实时自动调光的研究》文中提出随着空间遥感技术的发展,遥感成像对图像质量的要求越来越高,而TDICCD成像灵敏度高和信噪比高的优点使其成为航天遥感领域轻小型化高分辨率光电探测设备的首选传感器。本文以高分辨率多TDICCD拼接遥感相机作为研究对象,研究了其自动调光算法、多通道成像一致性设计方法、非均匀性校正算法及以上算法在FPGA中的实现等问题。文中首先介绍了TDICCD的结构及工作原理,简要说明了多TDICCD拼接相机的拼接方法和系统组成,指出影响拼接相机准确自动调光的关键因素有两点,即低噪声和成像均匀,并分析了相机主要噪声来源和噪声降低方法。文中进而提出多通道成像一致性设计方法是成像均匀的前提。首先从硬件角度,对工程中影响多通道硬件一致性的各个环节进行仔细探讨,包括器件的一致性选择、电源设计、关键信号传输、PCB设计等一致性设计方法;然后从软件角度,着重研究了多片FPGA的身份标识编码方式、时钟设计、复位设计及高精度自适应CDS设计等影响多通道软件一致性的设计细节,并给出详细设计方法。在应用了多通道成像一致性设计方法后,成像系统中仍然会有残留的成像非均匀性,需要进行非均匀性校正。通过对基于定标和基于场景的常用非均匀性校正方法进行比较分析,针对多TDICCD拼接相机的特点,同时考虑可靠性和实时性,首次提出一种通道内两点定标法、通道间增益平均法、片间自适应场景补偿法的复合非均匀性校正算法。仿真结果表明该算法校正效果良好。在成像均匀的基础上对拼接相机自动调光方法进行了研究。讨论了CCD相机常用调光方法的原理及适用条件,针对TDICCD相机的特点,提出以积分级数和增益作为调光参数,并辅助以直方图拉伸的调光方法;然后深入分析了调光参数的改变对SNR和MTF的影响,据此提出以不同积分级数下MTF的退化量作为增加积分级数时的控制条件之一;最终,以4个关键图像曝光特征统计量进行曝光判断,给出了详细的自动调光算法。最后,文中对非均匀性校正算法及自动调光算法的FPGA实现方案进行了详细的说明。先讨论实现平台及算法分配,然后给出了详细的非均匀性校正和自动调光的硬件实现方法。实验结果表明非均匀性校正算法可将单片TDICCD非均匀性从4.82%降低到0.27%,最终拼接图像的非均匀性降低到0.44%,自动调光算法对曝光不当图像的自动调光效果也能达到预期目标,实时性和FPGA内资源占用率都能够满足工程需求。随后,有针对性的对航天相机中的FPGA软件进行了高可靠性的设计和实现,为以上算法的航天工程应用奠定了可靠的基础。
杨明辉[9](2011)在《制冷红外摄像仪视频图像处理系统研究》文中认为红外视频图像处理系统是对红外焦平面阵列探测器的必备后续处理系统,主要完成红外探测器的图像采集、处理和输出等功能。本论文提出基于现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)为硬件基础、以QuartusⅡ为主要软件开发环境的红外视频图像处理系统,并结合NiosⅡ系统完成红外视频图像处理系统的异步通信功能。经过测试和验证,结果表明,该红外视频图像处理系统可以较好地实现图像的采集、处理和输出显示,证明了设计的正确性。论文的主要工作如下:(1)介绍红外成像系统的总体设计。主要从系统总体设计框架图和系统电路板布局来完成红外成像系统总体设计。(2)完成系统硬件设计。主要从红外图像采集硬件电路、图像处理电路、电源管理硬件设和异步通信电路几个方面来阐述系统的硬件电路设计。(3)设计系统软件算法。采用Verilog HDL(Hardware Description Language)设计图像处理算法模块,包括非均匀性校正、图像增强、坏点校正等模块的算法设计,提出改进的坏点校正算法。(4)根据系统的硬件和软件设计,搭建系统实验平台,进行了实验结果测试。
王文华[10](2010)在《大视场遥感相机成像均匀性研究》文中指出我国幅员辽阔,地理环境复杂,能够及时准确地获取广大地域的地质地貌以及农林渔牧的概况详情对经济发展起着极为重要的作用,发展大视场宽覆盖的遥感相机势在必行。作为前期工程性研究,成像均匀性问题直接影响着图像质量和主观判图效果,因此对大视场遥感相机的研制具有一定的指导意义。本论文就如何保证宽幅图像的成像质量展开探讨,从整个相机的各个研制环节到遥感图像的均匀化处理,提取与成像均匀性有关的工程要素,研究过程体现了“一致性设计是基础,硬件实时校正是保障”的设计思想,在FPGA上实现了成像、校正、自检等控制功能的一体化设计。论文主要内容包括以下几个方面:1.介绍了CCD器件的结构和工作原理,分析了CCD偏置电压、驱动时序相位延时等几个影响CCD成像响应特性的因素,简要说明了TDICCD的推扫成像原理,通过介绍CCD遥感相机成像系统的各个组成部分,总结出影响多通道成像均匀性的几个关键环节。2.设计一致性是大视场遥感相机多通道CCD成像均匀性的基本前提,首先从系统硬件设计的角度,对成像系统主要环节的一致性设计进行了详细探讨,包括CCD焦平面前端驱动电路的一致性设计、分布式电源一致性设计、成像系统时钟同步设计等方面。尤其在驱动时序主备模块切换问题上,着重介绍了反熔丝FPGA芯片对驱动时序延时的影响,一步一步对一次性烧写芯片的延时特性进行了详细分析,指出了环境温度、工作电压以及引脚排列规则对主备切换性能的影响规律。指出硬件标识FPGA身份号是硬件设计一致性的重要前提。然后从FPGA软件设计的角度,对CCD时序延时一致性进行了细致分析,包含了内部时钟网络设计、同步复位与异步复位的优化、FPGA上电同时启动等设计细节。最后探讨如何在行频满足像速匹配要求的前提下,提高行频的调节精度,以尽可能减少CCD传函在行频匹配上的损失。3.经过硬件设计的努力,成像系统中仍残留的非均匀性必须通过校正才能改善。首先介绍了两点非均匀性校正算法,确立了校正因子的数据结构,通过MATLAB仿真校正过程,取得了很好的图像校正效果。针对FPGA的硬件并行计算优势,定义了校正数据的定点乘法,并分析了最终计算误差,在均匀辐照度下,实时校正取得了均匀的图像。然后探讨了如何在遥感相机上实现CCD成像非均匀性的实时校正,以提高遥感信息获取的实时性。论文研究了FPGA内部存储校正因子的合理方案、退化校正因子的再注入、星上定标与校正成像之间的切换、视频AD饱和等实际工程问题,并在实验室对动态目标的推扫成像实时校正试验中取得了非常理想的效果。4.论文对成像系统中的关键模块提取出可量化的物理参数,设计出适合遥感相机应用的自检电路,包括对CCD供电模块的电压状态监测、针对视频AD芯片的模拟自校图形以及数字鉴别率自校图形等设计。对CCD成像过程可能遇到的“过饱和”现象进行了探讨,通过大量的试验和分析,实现了在FPGA采集数字图像的同时,判断“过饱和”并给出标志性自校图形信号的功能。自检电路的设计,为地面联试和在轨工作状态分析提供了有力的参考依据。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 非均匀性校正国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 基于定标的方法 |
| 1.2.2 基于场景分的非均匀性校正 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 校正方法理论基础 |
| 2.1 定标法理论基础 |
| 2.2 统计法理论基础 |
| 2.3 滤波法理论基础 |
| 2.4 最优化法理论基础 |
| 2.5 机器学习法的理论基础 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于小波主成分分析法的非均匀性校正 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多尺度分析与小波变换 |
| 3.3 噪声图像特征分析 |
| 3.4 直流分量的主成分分解与重构 |
| 3.5 小波重构 |
| 3.6 试验分析 |
| 3.6.1 参数选择 |
| 3.6.2 试验数据准备以及试验结果评价指标 |
| 3.6.3 试验结果主观评价 |
| 3.6.4 试验结果客观评价 |
| 3.6.5 执行时间 |
| 3.6.6 真实图片测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于低秩稀疏变分特性的非均匀性校正 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 全变分模型介绍 |
| 4.3 图像特征分析以及低秩稀疏变分模型的建立 |
| 4.4 实验分析 |
| 4.4.1 正则参数的选择 |
| 4.4.2 试验数据准备 |
| 4.4.3 试验结果主观评价 |
| 4.4.4 试验结果客观评价 |
| 4.4.5 执行时间 |
| 4.4.6 真实图片测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于深度学习的非均匀性校正 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 变分残差网络结构介绍 |
| 5.3 网络训练数据的制备 |
| 5.4 试验分析 |
| 5.4.1 试验结果主观评价 |
| 5.4.2 试验结果客观评价 |
| 5.4.3 执行时间 |
| 5.4.4 真实图片测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外发展及研究现状 |
| 1.3 研究内容及组织结构 |
| 1.4 本文研究技术路线 |
| 第2章 红外成像系统理论及架构 |
| 2.1 红外辐射理论及影响因素 |
| 2.2 红外成像系统原理及架构 |
| 2.3 红外图像的特点及影响因素 |
| 2.4 红外成像系统的设计需求 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 制冷型红外成像系统的硬件设计 |
| 3.1 红外探测器的性能参数介绍 |
| 3.1.1 红外探测器供电电源及偏置电压 |
| 3.1.2 红外探测器时序控制信号 |
| 3.1.3 红外探测器模拟输出信号特征 |
| 3.1.4 红外探测器数字输出信号特征 |
| 3.2 硬件电路总体架构介绍 |
| 3.3 探测器接口电路设计与实现 |
| 3.3.1 探测器供电电源及偏置电压 |
| 3.3.2 探测器模拟输出预调理电路 |
| 3.4 模拟图像数据接口电路设计 |
| 3.4.1 模拟驱动及调理电路 |
| 3.4.2 模数转换电路 |
| 3.5 FPGA数字信号处理电路设计 |
| 3.5.1 FPGA的选型 |
| 3.5.2 FPGA的配置电路 |
| 3.6 SDRAM存储电路设计 |
| 3.7 数传接口电路设计 |
| 3.8 RS422串口通信电路设计 |
| 3.9 EMC设计与分析 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 红外成像系统软件设计与实现 |
| 4.1 FPGA设计流程介绍 |
| 4.2 红外成像系统的软件工作流程 |
| 4.2.1 探测器控制模块 |
| 4.2.2 图像数据处理模块 |
| 4.2.3 RS422串口通信模块 |
| 4.3 非均匀校正算法设计与实现 |
| 4.3.1 两点校正法的原理 |
| 4.3.2 两点校正法的实现 |
| 4.4 盲元的检测与补偿 |
| 4.4.1 盲元的检测算法实现 |
| 4.4.2 盲元补偿的算法实现 |
| 4.5 图像增强算法设计与实现 |
| 4.5.1 直方图均衡增强算法原理 |
| 4.5.2 直方图均衡增强算法实现 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 红外成像系统调试与测试 |
| 5.1 红外成像系统硬件调试 |
| 5.1.1 探测器偏置电压测试 |
| 5.1.2 时序驱动信号测试 |
| 5.2 红外成像系统软件调试 |
| 5.3 整体调试及成像测试 |
| 5.4 综合分析与结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 图像融合的研究意义 |
| 1.2 图像融合的研究现状 |
| 1.2.1 图像融合硬件平台发展现状 |
| 1.2.2 图像融合算法发展现状 |
| 1.3 论文的主要工作与章节安排 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容 |
| 1.3.2 论文的章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 图像融合系统前端探测器研究 |
| 2.1 红外辐射原理 |
| 2.2 红外探测器研究 |
| 2.2.1 非制冷焦平面探测原理 |
| 2.2.2 红外探测器信号读出与封装技术 |
| 2.2.3 DLD384型红外探测器 |
| 2.3 可见光传感器研究 |
| 2.3.1 CCD与CMOS可见光图像传感器 |
| 2.3.2 IMX322 CMOS图像传感器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 红外与可见光图像融合及相关算法研究 |
| 3.1 图像融合评价方法 |
| 3.2 红外图像预处理算法 |
| 3.2.1 非均匀校正算法 |
| 3.2.2 红外图像增强 |
| 3.2.3 图像插值与重采样 |
| 3.3 图像配准 |
| 3.3.1 图像配准的原理 |
| 3.3.2 图像配准变换模型 |
| 3.3.3 基于SIFT特征点检测的图像配准 |
| 3.4 图像融合 |
| 3.4.1 灰度融合算法 |
| 3.4.2 彩色融合算法 |
| 3.5 可快速实现的区域融合算法 |
| 3.5.1 算法整体实现原理 |
| 3.5.2 区域检测处理 |
| 3.5.3 图像融合策略 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 前端图像采集系统设计与实现 |
| 4.1 前端图像采集系统总体设计 |
| 4.2 FPGA核心电路设计 |
| 4.2.1 核心控制器选型 |
| 4.2.2 FPGA最小系统 |
| 4.3 前端探测器电路设计 |
| 4.3.1 红外探测器电路设计 |
| 4.3.2 可见光CMOS传感器电路设计 |
| 4.4 存储器电路设计 |
| 4.4.1 存储器选型及其特性 |
| 4.4.2 MT47H64M16HR电路设计 |
| 4.5 USB3.0数据传输电路设计 |
| 4.5.1 传输芯片选型及其特性 |
| 4.5.2 CYUSB3014电路设计 |
| 4.6 PCB设计及实现 |
| 4.6.1 PCB布线设计 |
| 4.6.2 PCB电路实物 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 前端图像采集系统程序设计及仿真 |
| 5.1 FPGA程序设计总体框架 |
| 5.2 DLD384图像采集模块设计 |
| 5.2.1 DLD384工作时序驱动 |
| 5.2.2 DLD384串行控制 |
| 5.2.3 DLD384模块仿真 |
| 5.3 IMX322图像采集模块设计 |
| 5.3.1 IMX322工作时序与串行控制 |
| 5.3.2 IMX322模块仿真 |
| 5.4 DDR2 SDRAM读写模块设计 |
| 5.4.1 DDR2 SDRAM控制和功能实现 |
| 5.4.2 FIFO缓存设计 |
| 5.4.3 DDR2 SDRAM模块仿真 |
| 5.5 USB3.0数据传输模块设计 |
| 5.5.1 Slave FIFO时序控制 |
| 5.5.2 关于USB3.0固件程序与图像帧封装 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 新型红外热成像系统图像融合实验研究 |
| 6.1 图像融合系统搭建与调试 |
| 6.1.1 图像融合实验系统整体实现 |
| 6.1.2 基于OpenCV的图像融合及其相关算法的实现 |
| 6.1.3 基于Qt5的界面可视化及多线程设计 |
| 6.2 图像融合实验研究 |
| 6.2.1 红外图像非均匀校正实验 |
| 6.2.2 图像配准实验 |
| 6.2.3 图像融合实验 |
| 6.3 实验结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间取得的研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 课题相关技术及发展现状 |
| 1.2.1 红外成像技术 |
| 1.2.2 红外探测器的非均匀性 |
| 1.2.3 红外图像处理系统的研究现状 |
| 1.2.4 FPGA技术 |
| 1.2.5 DSP技术 |
| 1.3 本文的研究内容与结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 第2章 系统方案设计 |
| 2.1 系统需求分析 |
| 2.1.1 系统要求及性能指标 |
| 2.1.2 处理器方案设计 |
| 2.2 系统总体设计方案 |
| 2.2.1 系统组成 |
| 2.2.2 长波红外探测器板方案 |
| 2.2.3 图像预处理板设计方案 |
| 2.2.4 DSP图像算法板方案 |
| 2.2.5 电源外部接口板方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 系统实时图像预处理逻辑设计 |
| 3.1 基于标定的非均匀校正算法 |
| 3.1.1 一点标定非均匀校正 |
| 3.1.2 两点标定非均匀校正 |
| 3.1.3 多点标定非均匀校正 |
| 3.2 两点标定非均匀校正逻辑设计 |
| 3.2.1 非均匀校正算法概述 |
| 3.2.2 两点标定非均匀校正整体流程 |
| 3.2.3 分配系统中SRAM存储地址 |
| 3.2.4 缓存单元与累加和单元 |
| 3.2.5 浮点运算单元 |
| 3.2.6 逻辑控制单元 |
| 3.3 直方图均衡化算法 |
| 3.3.1 直方图统计 |
| 3.3.2 直方图均衡化 |
| 3.3.3 直方图均衡化逻辑设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 系统逻辑和软件设计 |
| 4.1 FPGA接口逻辑模块设计 |
| 4.1.1 红外探测器配置模块 |
| 4.1.2 AD采集与串并转换模块 |
| 4.1.3 SRAM读写模块 |
| 4.1.4 UPP发送接口逻辑 |
| 4.1.5 处理器上电时序逻辑 |
| 4.2 FPGA逻辑设计的优化设计 |
| 4.2.1 并行设计 |
| 4.2.2 异步时钟域设计 |
| 4.2.3 流水线结构 |
| 4.3 基于Qsys的NIOSⅡ可编程片上系统 |
| 4.3.1 Qsys集成工具 |
| 4.3.2 NIOSⅡ处理器架构 |
| 4.3.3 NIOSⅡ处理器功能配置 |
| 4.4 DSP软件设计 |
| 4.4.1 UART中断线程 |
| 4.4.2 UPP中断线程 |
| 4.4.3 千兆以太网接口任务线程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统测试 |
| 5.1 系统测试概览 |
| 5.2 FPGA各模块逻辑测试 |
| 5.2.1 探测器配置模块测试 |
| 5.2.2 AD和并串转换测试 |
| 5.2.3 SRAM读写模块测试 |
| 5.2.4 UPP发送模块测试 |
| 5.2.5 校正因子的存储与实时校正测试 |
| 5.3 系统逻辑时序约束 |
| 5.3.1 时序分析的测试对象 |
| 5.3.2 时序分析的测试结果 |
| 5.4 串口传输配置信息测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.2 国内外发展概况 |
| 1.2.1 制冷型红外热成像技术的发展概况 |
| 1.2.2 非制冷型红外热成像技术的发展概况 |
| 1.3 红外热成像系统架构 |
| 1.4 本课题研究的主要内容和特点 |
| 2 非制冷红外热成像系统基本理论 |
| 2.1 非制冷红外热成像系统工作原理简介 |
| 2.1.1 红外辐射 |
| 2.1.2 非制冷型红外焦平面阵列 |
| 2.2 红外图像的非均匀校正 |
| 2.2.1 红外图像非均匀性产生原因 |
| 2.2.2 两点温度定标的非均匀性校正算法 |
| 2.2.3 多点温度定标的非均匀性校正算法 |
| 2.3 盲元补偿 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 非制冷红外热成像系统架构 |
| 3.1 系统架构结构框图 |
| 3.2 系统各组成部分简介 |
| 3.2.1 TEC温控电路 |
| 3.2.2 A/D数据采集电路 |
| 3.2.3 D/A视频编码和VGA显示 |
| 3.2.4 FPGA设计概述 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 非制冷红外热成像系统FPGA逻辑设计 |
| 4.1 现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术 |
| 4.2 时钟部分FPGA设计 |
| 4.2.1 设计目标和思路 |
| 4.2.2 DCM概述和应用 |
| 4.2.3 时钟和复位模块设计 |
| 4.3 探测器驱动和TEC控制部分FPGA设计 |
| 4.3.1 非制冷红外探测器介绍 |
| 4.3.2 偏置电压产生模块设计 |
| 4.3.3 探测器驱动模块设计 |
| 4.4 图像信号处理部分FPGA设计 |
| 4.4.1 测试信号产生 |
| 4.4.2 两路A/D合成模块 |
| 4.4.3 FIFO行缓冲模块 |
| 4.4.4 数据存储设计模块 |
| 4.4.5 非均匀校正算法实现 |
| 4.4.6 盲元插值算法实现 |
| 4.4.7 非均匀校正和盲元插值的实时化 |
| 4.5 VGA视频显示FPGA设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 系统验证 |
| 5.1 软件测试 |
| 5.2 系统联调 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 完成情况总结 |
| 6.2 存在问题 |
| 6.3 今后的方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题研究意义及应用前景 |
| 1.4 论文研究成果及组织结构 |
| 2 线阵CCD工业检测相机总体设计 |
| 2.1 系统总体设计 |
| 2.1.1 典型CCD相机结构简介 |
| 2.1.2 本系统的总体设计 |
| 2.2 DALSA IL-P3-B传感器介绍 |
| 2.2.1 IL-P3-B的性能特点及引脚 |
| 2.2.2 IL-P3-B的工作原理分析 |
| 2.3 ALTERA FPGA EP3C16F484芯片介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 系统硬件设计 |
| 3.1 IL-P3-B的外围电路设计 |
| 3.1.1 偏置电压电路设计 |
| 3.1.2 时序驱动电路设计 |
| 3.1.2.1 CRx驱动电路设计 |
| 3.1.2.2 TCK驱动电路设计 |
| 3.1.2.3 RST驱动电路设计 |
| 3.1.2.4 PR驱动电路设计 |
| 3.1.3 CCD输出信号处理电路设计 |
| 3.1.3.1 CCD输出信号恒流源负载设计 |
| 3.1.3.2 CCD输出信号滤波放大电路设计 |
| 3.1.4 AD采样电路设计 |
| 3.1.4.1 相关双采样原理 |
| 3.1.4.2 AD9945芯片简介 |
| 3.1.4.3 AD9945电路设计 |
| 3.2 FPGA的外围电路设计 |
| 3.2.1 FPGA配置电路设计 |
| 3.2.2 外部存储模块 |
| 3.3 千兆以太网接口设计 |
| 3.3.1 工业相机接口介绍 |
| 3.3.2 以太技术中的MAC与PHY接口介绍 |
| 3.3.2.1 MII简介 |
| 3.3.2.2 MII信号线定义 |
| 3.3.2.3 其它PHY与MAC接口介绍 |
| 3.3.3 千兆以太网接口总体构建 |
| 3.3.4 88E1111芯片简介及其配置 |
| 3.3.5 88E1111应用电路设计 |
| 3.4 系统PCB设计 |
| 3.4.1 PCB设计 |
| 3.4.2 硬件调试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 IL-P3-B时序驱动程序设计 |
| 4.2 AD9945时序驱动程序设计 |
| 4.3 NiosⅡ程序设计 |
| 4.3.1 千兆以太网驱动程序设计 |
| 4.3.2 图像传输程序设计 |
| 4.4 系统测试与分析 |
| 4.4.1 IL-P3-B偏置电压与时序信号测试 |
| 4.4.2 IL-P3-B输出信号测试 |
| 4.4.3 千兆以太网接口测试 |
| 4.4.4 综合性能测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 系统噪声分析与校正 |
| 5.1 CCD噪声分析 |
| 5.1.1 暂态噪声 |
| 5.1.2 空间噪声 |
| 5.2 校正算法的研究 |
| 5.2.1 校正算法总体结构 |
| 5.2.2 两点校正法 |
| 5.2.3 边缘检测与均值滤波 |
| 5.2.4 图像融合 |
| 5.2.5 校正结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外红外热成像技术研究状况 |
| 1.2.1 红外探测器发展概况 |
| 1.2.2 红外图像预处理和后处理算法概述 |
| 1.2.3 红外成像系统的发展概况 |
| 1.3 红外热成像技术研究中存在的问题和难点 |
| 1.4 论文创新点及内容组织简介 |
| 1.4.1 论文主要内容和创新点 |
| 1.4.2 论文组织结构和章节安排 |
| 第二章 红外焦平面阵列信号输出格式探究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 利用示波器分析 |
| 2.3 设计实验电路系统探究 |
| 2.3.1 图像采集实验电路系统的设计 |
| 2.3.2 帧同步和行同步信号形式探究 |
| 2.3.3 比特级图像数据格式探究 |
| 2.4 上位机软件编程分析及验证 |
| 2.4.1 图像数据格式像素级分析模块 |
| 2.4.2 图像数据格式整体验证模块 |
| 2.5 红外焦平面输出图像噪声特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 红外焦平面阵列非均匀性校正算法 |
| 3.1 非均匀性校正算法概述 |
| 3.2 基于 S 曲线模型的非均匀性定标校正算法 |
| 3.2.1 红外焦平面阵列 S 曲线响应模型 |
| 3.2.2 基于 S 曲线模型的非均匀性定标校正算法 |
| 3.2.3 算法理论性能分析及其硬件实时实现方案 |
| 3.2.4 算法仿真实验和结果讨论 |
| 3.3 考虑漂移特性的非均匀性校正算法 |
| 3.3.1 红外焦平面阵列响应特性曲线漂移模型 |
| 3.3.2 考虑响应漂移的非均匀性校正算法 |
| 3.3.3 仿真实验结果与讨论 |
| 3.4 基于三维噪声模型的非均匀性自适应校正算法 |
| 3.4.1 三维噪声模型 |
| 3.4.2 基于三维噪声模型的非均匀性自适应校正算法 |
| 3.4.3 实验与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 红外图像显示增强算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于空域的红外图像灰度压缩变换算法 |
| 4.2.1 传统的基于空域的红外图像灰度变换算法 |
| 4.2.2 实验结果对比及分析 |
| 4.2.3 基于直方图阈值自适应提取的灰度压缩变换算法 |
| 4.2.4 算法运行效果 |
| 4.3 红外图像的放大插值算法 |
| 4.3.1 典型的图像放大插值算法 |
| 4.3.2 改进的自适应边缘保持红外图像插值算法 |
| 4.3.3 基于梯度的快速图像插值算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 红外实时成像系统的实现 |
| 5.1 基于 DSP 的红外实时成像系统设计方案 |
| 5.1.1 基于 TMS320VC5509A 的小型化低功耗红外成像系统方案 |
| 5.1.2 基于 TMS320DM642 的红外实时成像系统方案 |
| 5.1.3 基于 TMS320C6416T 的红外实时成像系统方案 |
| 5.1.4 各方案性能分析和比较 |
| 5.2 基于 TMS320C6416T 的高性能实时成像系统硬件电路实现 |
| 5.2.1 红外视频采集模块设计 |
| 5.2.2 控制和处理模块设计 |
| 5.2.3 存储模块设计 |
| 5.2.4 红外视频输出显示模块设计 |
| 5.2.5 外部通信接口模块设计 |
| 5.2.6 电源模块设计 |
| 5.2.7 系统的硬件电路实现 |
| 5.3 基于 TMS320C6416T 的高性能实时成像系统软件编程实现 |
| 5.3.1 系统软件基本架构及开发平台 |
| 5.3.2 下位机软件的实现 |
| 5.3.3 上位机软件的实现 |
| 5.4 系统性能验证实验 |
| 5.4.1 有效性验证 |
| 5.4.2 实时性验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作总结 |
| 6.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 航天遥感技术及其特点 |
| 1.2 航天光学遥感相机发展动态及趋势 |
| 1.3 课题的研究背景和意义 |
| 1.4 论文主要研究内容和结构 |
| 第2章 多 TDICCD 拼接相机成像原理与影响自动调光的关键点 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多 TDICCD 拼接相机简介 |
| 2.2.1 TDICCD 工作原理 |
| 2.2.2 多 TDICCD 的拼接方法 |
| 2.2.3 多 TDICCD 拼接相机系统组成 |
| 2.3 影响拼接相机自动调光的关键点 |
| 2.3.1 相机噪声降低 |
| 2.3.2 成像均匀性 |
| 2.4 相机成像质量的重要评价指标 |
| 2.4.1 信噪比 SNR |
| 2.4.2 调制传递函数 MTF |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多通道成像一致性设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多通道硬件一致性设计 |
| 3.2.1 器件固有的非均匀分析及设计 |
| 3.2.2 CCD 焦平面组件的一致性设计 |
| 3.2.3 关键信号传输的一致性 |
| 3.2.4 PCB 的一致性设计 |
| 3.2.5 其他影响硬件一致性的因素 |
| 3.3 多通道软件一致性设计 |
| 3.3.1 多成像控制 FPGA 软件的一致性 |
| 3.3.2 基于全局时钟网络的系统主时钟同步设计 |
| 3.3.3 同步复位设计 |
| 3.3.4 高精度自适应 CDS 设计 |
| 3.4 实验与测试结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 成像非均匀性校正研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 成像非均匀性定义及产生原因 |
| 4.3 常用非均匀性校正方法 |
| 4.3.1 基于定标的校正方法 |
| 4.3.2 基于场景的校正方法 |
| 4.4 成像非均匀性校正方案 |
| 4.4.1 TDICCD 响应特性测量 |
| 4.4.2 基于两点法的通道内校正方案 |
| 4.4.3 基于增益平均法的通道间校正方案 |
| 4.4.4 基于自适应场景补偿法的片间校正方案 |
| 4.5 软件校正实验及结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 自动调光方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 常用调光方法 |
| 5.3 TDICCD 遥感相机调光方式及其影响分析 |
| 5.3.1 TDICCD 遥感相机的调光方式分析 |
| 5.3.2 调光参数与 SNR 的关系 |
| 5.3.3 调光参数与 MTF 的关系 |
| 5.3.4 星上直方图拉伸的必要性 |
| 5.4 自动调光算法 |
| 5.4.1 图像曝光特征统计 |
| 5.4.2 曝光判断及调光参数设置 |
| 5.4.3 控制条件 |
| 5.4.4 增益值计算方法 |
| 5.4.5 直方图拉伸方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 成像非均匀性校正和实时自动调光的硬件实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 硬件实现平台 |
| 6.3 非均匀性校正的硬件实现 |
| 6.3.1 定点运算与误差分析 |
| 6.3.2 星上辐射定标与校正因子修正 |
| 6.3.3 硬件电路设计 |
| 6.3.4 实验结果与分析 |
| 6.4 自动调光的硬件实现 |
| 6.4.1 MTF 退化量计算方案 |
| 6.4.2 增益值计算及设置 |
| 6.4.3 直方图拉伸实现 |
| 6.4.4 硬件电路设计 |
| 6.4.5 实验结果与分析 |
| 6.5 算法性能分析 |
| 6.5.1 实时性 |
| 6.5.2 资源占用率 |
| 6.6 星上 FPGA 的可靠性分析与设计 |
| 6.6.1 辐射效应对 SRAM 型 FPGA 的影响 |
| 6.6.2 FPGA 软件抗 SEU 的设计方法分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 论文局限及研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题的目的和意义 |
| 1.3 论文研究的内容与安排 |
| 2 图像处理系统总体设计 |
| 2.1 总体系统框架设计 |
| 2.2 系统电路板布局设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 硬件电路设计模块 |
| 3.1 图像采集模块硬件电路设计 |
| 3.2 图像处理模块硬件电路设计 |
| 3.3 图像输出模块硬件电路设计 |
| 3.4 异步通信模块硬件电路设计 |
| 3.5 电源管理模块硬件电路设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 软件设计模块 |
| 4.1 软件模块开发环境 |
| 4.2 时钟模块 |
| 4.3 图像采集驱动模块 |
| 4.4 图像非均匀校正模块 |
| 4.5 图像增强模块 |
| 4.6 图像坏点校正模块 |
| 4.7 NiosⅡ处理模块 |
| 4.8 图像输出驱动模块 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 系统实验结果 |
| 5.1 制冷红外摄像仪的系统搭建 |
| 5.2 红外探测器图像测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结及主要贡献 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读学位期间发表论文和专利目录 |
| 附录 2 发明专利证书 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空间光学概述 |
| 1.1.1 空间遥感简介 |
| 1.1.2 空间特殊环境 |
| 1.1.3 CCD 在遥感相机中的应用 |
| 1.2 CCD 空间遥感相机的成像原理 |
| 1.3 国内外CCD 遥感相机的发展现状 |
| 1.4 大视场宽覆盖遥感相机的研究意义 |
| 1.5 本论文的研究内容概要 |
| 第2章 CCD 结构与工作原理 |
| 2.1 CCD 基本工作原理 |
| 2.2 CCD 关键生产工艺 |
| 2.3 TDICCD 工作原理及特性 |
| 2.3.1 TDICCD 的结构与工作原理 |
| 2.3.2 TDICCD 推扫成像的动态传函分析 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 多通道设计一致性 |
| 3.1 多通道硬件一致性设计 |
| 3.1.1 CCD 器件的固有非均匀性 |
| 3.1.2 CCD 焦平面前端驱动电路一致性 |
| 3.1.3 CCD 分布式供电一致性 |
| 3.1.4 系统时钟同步设计 |
| 3.1.5 FPGA 时序主备切换一致性 |
| 3.1.6 通道间PCB 特性一致性 |
| 3.1.7 影响成像均匀性的其他因素 |
| 3.2 多通道软件一致性设计 |
| 3.2.1 主处理器FPGA 软件设计 |
| 3.2.2 相机机动情况下行频可调设计 |
| 3.3 相机成像一致性测量与计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CCD 成像非均匀性校正 |
| 4.1 辐射定标 |
| 4.1.1 辐射定标种类及意义 |
| 4.1.2 相机辐射定标原理与方法 |
| 4.1.3 大视场遥感相机定标实施方案 |
| 4.2 非均匀性软件校正 |
| 4.2.1 非均匀性校正原理 |
| 4.2.2 校正算法简介 |
| 4.2.3 基于MATLAB 的软件校正效果仿真 |
| 4.3 硬件实时校正 |
| 4.3.1 基于DSP+FPGA 的实时校正设计 |
| 4.3.2 基于FPGA 的实时校正一体化设计 |
| 4.3.3 硬件实时校正试验与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 成像系统自检电路设计 |
| 5.1 电压检测电路的设计 |
| 5.2 自校图形设计 |
| 5.2.1 线阵CCD 推扫成像原理 |
| 5.2.2 自校图形设计实现 |
| 5.2.3 设计仿真验证 |
| 5.2.4 自校图形的检测功能实现 |
| 5.3 视频AD 模块的自检设计 |
| 5.4 CCD 过饱和检测设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |