一種紅外熱成像設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外技術(shù)，特別涉及一種紅外熱成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的紅外熱成像設(shè)備按照功能可分為兩種類型，即測溫型和非測溫型，非測溫型又可稱為觀測型。
[0003]通常，測溫型的紅外熱成像設(shè)備僅能實現(xiàn)對于被測物體表面不同點的測溫功能，而觀測型的紅外熱成像設(shè)備僅能實現(xiàn)觀測功能，即以觀測圖像的形式顯示出被測物體表面不同點的溫度差別。
[0004]可見，現(xiàn)有的紅外熱成像設(shè)備功能單一，從而限制了紅外熱成像設(shè)備的適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種紅外熱成像設(shè)備，同時具備測溫和觀測功能，功能更為豐富。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]一種紅外熱成像設(shè)備，包括:FPGA和主芯片；
[0008]所述FPGA，用于對接收到的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并分別根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述主芯片；
[0009]所述主芯片，用于根據(jù)接收到的觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)完成觀測和測溫。
[0010]可見，本發(fā)明所述紅外熱成像設(shè)備同時具備測溫和觀測功能，功能更為豐富，從而適用范圍更為廣泛；而且，可做到實時處理，即能夠?qū)崿F(xiàn)實時的觀測和測溫功能。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明紅外熱成像設(shè)備實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明FPGA的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明像素點復(fù)合方式的時序示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明行復(fù)合方式的時序示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明行復(fù)合方式的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6為本發(fā)明幀復(fù)合方式的時序示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚、明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明所述方案作進一步的詳細說明。
[0018]圖1為本發(fā)明紅外熱成像設(shè)備實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括:現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA,Field Programmable Gate Array)和主芯片，另外,還可進一步包括:光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、閃存(FLASH)和雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器(DDR, Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)等，為簡化附圖，未表示出FLASH和DDR。
[0019]紅外探測器將進入光學(xué)系統(tǒng)的、被測物體(熱輻射體)發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，并將得到的電信號發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊對接收到的電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，發(fā)送給FPGA，所述原始數(shù)據(jù)通常為帶有溫度信息的14bit數(shù)字信號。
[0020]較佳地，為了提高信號質(zhì)量，對于得到的電信號，還可進一步進行放大和整形等處理，之后再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0021]以下對其它各模塊的功能分別進行介紹。
[0022]一)FPGA
[0023]本發(fā)明所述方案中，F(xiàn)PGA用于對接收到的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并分別根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)，發(fā)送給主芯片。
[0024]圖2為本發(fā)明FPGA的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，包括:預(yù)處理模塊、觀測數(shù)據(jù)生成模塊、測溫數(shù)據(jù)生成模塊以及合并模塊。
[0025]I)預(yù)處理模塊
[0026]預(yù)處理模塊用于對接收到的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)分別發(fā)送給觀測數(shù)據(jù)生成模塊和測溫數(shù)據(jù)生成模塊。
[0027]如圖2所示，預(yù)處理模塊中可具體包括:非均勻性校正單元和盲元校正單元。
[0028]其中，非均勻性校正單元，用于對接收到的14bit的原始數(shù)據(jù)進行非均勻性校正，并將非均勻性校正后的14bit數(shù)據(jù)發(fā)送給盲元校正單元。
[0029]盲元校正單元，用于對接收到的非均勻性校正后的14bit數(shù)據(jù)進行盲元校正，并將盲元校正后的14bit數(shù)據(jù)分別發(fā)送給觀測數(shù)據(jù)生成模塊和測溫數(shù)據(jù)生成模塊。
[0030]具體地，可在FLASH中保存有紅外熱成像設(shè)備出廠前，上位機生成并通過通用異步收發(fā)傳輸(UART, Universal Asynchronous Receiver Transmitter)接口發(fā)送到 FLASH中的非均勻性校正參數(shù)和盲元校正參數(shù)。
[0031]相應(yīng)地，非均勻性校正單元可從FLASH中獲取非均勻性校正參數(shù)，并根據(jù)獲取到的非均勻性校正參數(shù)完成非均勻性校正；同樣，盲元校正單元可從FLASH中獲取盲元校正參數(shù)，并根據(jù)獲取到的盲元校正參數(shù)完成盲元校正。
[0032]較佳地，非均勻性校正單元和盲元校正單元均支持開關(guān)模式。
[0033]這樣，當(dāng)上位機生成非均勻性校正參數(shù)時，即在進行參數(shù)提取時，可令非均勻性校正單元處于關(guān)閉模式，從而使得參數(shù)提取可基于14bit的原始數(shù)據(jù)進行，進而提高了后續(xù)校正結(jié)果的準確性。
[0034]類似地，當(dāng)上位機生成盲元校正參數(shù)時，即在做盲元判定時，可令盲元校正單元處于關(guān)閉模式，從而使得盲元判定可基于非均勻性校正后的14bit數(shù)據(jù)進行，進而提高了后續(xù)校正結(jié)果的準確性。
[0035]如何進行參數(shù)提取和盲元判定以及如何進行非均勻性校正和盲元校正均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0036]當(dāng)紅外熱成像設(shè)備上電工作時(出廠后)，非均勻性校正單元和盲元校正單元均處于開啟模式。
[0037]2)觀測數(shù)據(jù)生成模塊
[0038]觀測數(shù)據(jù)生成模塊用于根據(jù)接收到的預(yù)處理后的數(shù)據(jù)生成觀測數(shù)據(jù)，并將生成的觀測數(shù)據(jù)發(fā)送給合并模塊。
[0039]如圖2所示，觀測數(shù)據(jù)生成模塊中可具體包括:壓縮單元、去噪單元、圖像增強單元和偽彩色處理單元。
[0040]壓縮單元，用于利用預(yù)定壓縮算法，對接收到的14bit數(shù)據(jù)進行從14bit到Sbit的映射，并將得到的8bit數(shù)據(jù)發(fā)送給去噪單元。
[0041]去噪單元，用于對接收到的Sbit數(shù)據(jù)進行去噪處理，并將去噪處理后的Sbit數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像增強單元。
[0042]圖像增強單元，用于對接收到的去噪處理后的Sbit數(shù)據(jù)進行圖像增強處理，并將圖像增強處理后的8bit數(shù)據(jù)發(fā)送給偽彩色處理單元。
[0043]偽彩色處理單元，用于對接收到的圖像增強處理后的Sbit數(shù)據(jù)進行偽彩色處理，并將偽彩色處理后的16bit數(shù)據(jù)發(fā)送給合并模塊。
[0044]如何進行14bit到Sbit的映射、去噪、圖像增強以及偽彩色處理等均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0045]如圖2所示，觀測數(shù)據(jù)生成模塊中還可進一步包括:縮放單元和656編碼單元。
[0046]相應(yīng)地，偽彩色處理單元可進一步用于，將偽彩色處理后的16bit數(shù)據(jù)發(fā)送給縮放單元。
[0047]縮放單元，用于對接收到的偽彩色處理后的16bit數(shù)據(jù)進行縮放處理，并將縮放處理后的16bit數(shù)據(jù)發(fā)送給656編碼單元。
[0048]656編碼單元，用于對接收到的縮放處理后的16bit數(shù)據(jù)進行656編碼，并將656編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換模塊。
[0049]D/A轉(zhuǎn)換模塊，用于對接收到的656編碼后的數(shù)據(jù)進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到進行本地顯示所需的數(shù)據(jù)。
[0050]可將數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在本地顯示，以便于進行現(xiàn)場的安裝及調(diào)試等。
[0051]如何進行縮放、656編碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換以及本地顯示等均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0052]3)測溫數(shù)據(jù)生成模塊
[0053]測溫數(shù)據(jù)生成模塊用于根據(jù)接收到的預(yù)處理后的數(shù)據(jù)生成測溫數(shù)據(jù)，并將生成的測溫數(shù)據(jù)發(fā)送給合并模塊。
[0054]如圖2所示，測溫數(shù)據(jù)生成模塊中可包括:測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元。
[0055]測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，用于將接收到的盲元校正后的14bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可反映被測物體真實溫度的14bit測溫數(shù)據(jù)，并發(fā)送給合并模塊。
[0056]具體地，可在FLASH中保存有紅外熱成像設(shè)備出廠前，上位機生成并通過UART接口發(fā)送到FLASH中的轉(zhuǎn)換曲線。相應(yīng)地，測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元可從FLASH中獲取轉(zhuǎn)換曲線，并根據(jù)獲取到的轉(zhuǎn)換曲線完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
[0057]另外，測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元也可支持開關(guān)模式。
[0058]這樣，當(dāng)上位機通過測溫標(biāo)定擬合生成轉(zhuǎn)換曲線時，可令測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元處于關(guān)閉模式，從而使得標(biāo)定過程可基于盲元校正后的14bit數(shù)據(jù)進行，進而提高了后續(xù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性。
[0059]當(dāng)紅外熱成像設(shè)備上電工作時(出廠后)，測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元將處于開啟模式。
[0060]如何生成轉(zhuǎn)換曲線以及如何進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0061]4)合并模塊
[0062]合并模塊用于對接收到的觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)進行合并，并將合并后的數(shù)據(jù)發(fā)送給主芯片。
[0063]如圖2所示，合并模塊中可具體包括:合并處理單元，另外還可進一步包括:融合單元。
[0064]合并處理單元，用于當(dāng)FPGA采用特殊頻點的數(shù)據(jù)傳輸方式向主芯片傳輸數(shù)據(jù)時，將接收到的觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)進行合并后寫入到DDR中，之后按照發(fā)送時鐘頻點將合并后的數(shù)據(jù)按照幀的格式從DDR中讀出，并發(fā)送給主芯片；當(dāng)FPGA采用非特殊頻點的數(shù)據(jù)傳輸方式向主芯片傳輸數(shù)據(jù)時，將接收到的觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)進行合并后，發(fā)送給主芯片。
[0065]當(dāng)存在控制信息需要發(fā)送時，融合單元將獲取到的控制信息與接收自合并處理單元的合并后的數(shù)據(jù)進行融合，并將融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給主芯片，如何進行融合為現(xiàn)有技術(shù)。
[0066]如果采用特殊頻點的數(shù)據(jù)傳輸方式，探測器工作時鐘頻點和發(fā)送時鐘頻點很難保證來源于同一時鐘源，為了進行時鐘域?qū)R，需要先將觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)進行合并后寫入到DDR中，之后再按照發(fā)送時鐘頻點將合并后的數(shù)據(jù)按照幀的格式從DDR中讀取出來，如果采用非特殊頻點的數(shù)據(jù)傳輸方式，則無需經(jīng)過DDR緩存等處理，從而節(jié)省了內(nèi)存帶寬的開銷。
[0067]在實際應(yīng)用中，合并處理單元在對接收到的觀測數(shù)據(jù)和測溫數(shù)據(jù)進行合并時，可采用以下合并方式之一:像素點復(fù)合、行復(fù)合、幀復(fù)合，并可采用以下同步方式之一:內(nèi)同步、外同步；具體采用哪種方式可根據(jù)實際需要而定。
[0068]圖3為本發(fā)明像素點復(fù)合方式的時序示意圖。如圖3所示，其中的CHOPO表示通道O的第O個像素點，CHlPO表示通道I的第O個像素點,依此類推。
[0069]圖4為本發(fā)明行復(fù)合方式的時序示意圖。如圖4所示，其中的斜線區(qū)域表示消隱區(qū)；CH0LINEX+0表示通道O的第X+0行，CH1LINEY+0表示通道I的第Y+0行，依此類推；HD表示原時鐘域內(nèi)的行同步信號，HD_2表示新(復(fù)合后)時鐘域內(nèi)的行同步信號。
[0070]圖5為本發(fā)明行復(fù)合方式的幀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，數(shù)據(jù)無效區(qū)包含在VD