一種兩點校正紅外熱像儀的非均勻性的模塊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于紅外熱成像系統(tǒng)的非均勻性校正領域，特別是一種兩點校正紅外 熱像儀的非均勻性的模塊。
【背景技術】
[0002] 在過去的幾十年中，紅外探測器件的元數(shù)不斷增加，由單元發(fā)展到線列，由線列發(fā) 展到焦平面陣列（FPA)。紅外焦平面陣列探測器的出現(xiàn)，是紅外成像史上一個劃時代的革 命，它大幅提高了紅外成像系統(tǒng)的靈敏度和可靠性。作為現(xiàn)代紅外系統(tǒng)和熱成像系統(tǒng)的關 鍵部件，凝視型紅外焦平面陣列（IRFPA)器件成本低廉，體積小，無需制冷，目前已在軍事 (紅外跟蹤、預警、制導）、醫(yī)療、安全等方面得到廣泛應用，用它構成的紅外成像系統(tǒng)較傳 統(tǒng)的光機掃描紅外成像系統(tǒng)具有結構簡單、工作穩(wěn)定、靈敏度高、噪聲等效溫差（NETD)小 等優(yōu)點。
[0003] 然而，受紅外探測器材料和工藝方面的影響，紅外焦平面陣列的非均勻性問題成 為長期W來制約其應用的根本問題。一般意義上的非均勻性是指紅外焦平面陣列在同一 均勻福射下由于探測器各像元的紅外響應度不一致導致其視頻輸出幅度不同，造成像質降 低，又稱空間噪聲；更進一步意義上的非均勻性還包括由焦平面陣列所處環(huán)境的溫度變化、 電荷傳輸效率、1/f噪聲（電流噪聲）、無效探測元（壞元）W及紅外光學系統(tǒng)等諸多因素 所造成的成像質量的下降。該種固定的圖像噪聲，使紅外成像系統(tǒng)的溫度分辨率下降，圖像 質量受到嚴重影響。因此，必須對紅外焦平面陣列進行非均勻性校正。
[0004] 目前普遍采用后期算法處理來補償空間非均勻性?？偲饋碚f，可朗尋該些技術分 為二大類，即基于定標和基于場景的非均勻性校正技術。最初開發(fā)使用的是基于定標的非 均勻性校正技術，其中較為成熟的方法是基于探測元的單點、兩點及多點定標算法，它們W 普朗克福射定律和紅外探測元的線性響應模型為基礎，現(xiàn)階段廣泛應用于成像系統(tǒng)之中。 近年來，各種基于場景的非均勻性校正技術也不斷涌現(xiàn)，W彌補溫漂現(xiàn)象，避開定標過程； 但在面臨極端場景，如場景靜止、鏡頭旋轉或反差極大的場景反復切換時，校正效果會大幅 退化，甚至無法觀察；另外，受限于現(xiàn)有的系統(tǒng)結構和硬件水平，只能用于軟件仿真或后續(xù) 處理，還無法做到實時，實際應用尚不成熟。比較而言，基于定標的非均勻性校正更為精確， 對于場景和目標沒有特殊要求，硬件易于實現(xiàn)和集成，是紅外焦平面陣列系統(tǒng)公認的評估 手段。
[0005] 為獲得更高的帖頻和更好的圖像質量，紅外熱像儀的探測器和外部存儲器設備不 斷更新?lián)Q代，每次系統(tǒng)架構升級都必須重新編寫兩點校正的處理程序，進行了大量重復性 工作，延長了開發(fā)周期。

【發(fā)明內容】

[0006] 本實用新型的目的在于提供一種兩點校正紅外熱像儀的非均勻性的模塊，結合 FPGA+外部存儲器的系統(tǒng)構架，使熱像儀在實際使用過程中滿足在線定標和實時校正的要 求。
[0007] 實現(xiàn)本實用新型目的的技術解決方案為；一種兩點校正紅外熱像儀的非均勻性的 模塊，包括數(shù)據格式調整模塊、串口指令解析模塊、定標控制模塊、加權平均運算模塊、外部 存儲器仲裁控制模塊、第一 FIFO緩沖區(qū)、第二FIFO緩沖區(qū)、求均值模塊、并轉串及FLA甜控 制器、、內部寄存器、兩點參數(shù)計算模塊、兩點校正模塊和壞元替代模塊。
[000引加權平均運算模塊分別與串口指令解析模塊、定標控制模塊和外部存儲器仲裁 控制模塊連接，外部存儲器仲裁控制模塊分別與串口指令解析模塊、定標控制模塊、第二 FIFO緩沖區(qū)、求均值模塊和兩點參數(shù)計算模塊連接，定標控制模塊分別與數(shù)據格式調整模 塊和串口指令解析模塊連接，兩點校正模塊分別與串口指令解析模塊、第一 FIFO緩沖區(qū)、 兩點參數(shù)計算模塊和壞元替代模塊連接，并轉串及FLA甜控制器與第二FIFO緩沖區(qū)連接， 數(shù)據格式調整模塊與第一 FIFO緩沖區(qū)連接，兩點參數(shù)計算模塊與壞元替代模塊連接，外部 存儲器仲裁控制模塊再外接外部存儲器，外部存儲器仲裁控制模塊、求均值模塊、并轉串及 FLA甜控制器和內部寄存器分別外接串行FLA甜。
[0009] 數(shù)據格式調整模塊把紅外熱像儀的探測器采集的原始數(shù)據轉化為標準格式數(shù)據， 即當前帖A，并送到定標控制模塊和第一 FIFO緩沖區(qū)；把紅外熱像儀的探測器對準低溫黑 體，串口指令解析模塊對上位機的定標命令進行解析，并把得到的累加帖數(shù)P和存低溫使 能送入定標控制模塊，權值參數(shù)q送入加權平均運算模塊；定標控制模塊控制當前帖A送到 加權平均運算模塊進行加權平均運算，發(fā)送讀寫指令給外部存儲器仲裁控制模塊，在外部 存儲器中讀出存儲帖B并寫入均值帖C，循環(huán)迭代P次后，最終的均值帖C低溫定標圖像L。
[0010] 外部存儲器仲裁控制模塊接收各讀寫指令，對它們在時間上進行安排，發(fā)送讀寫 請求、地址和數(shù)據給外部存儲器，控制外部存儲器依次循環(huán)響應各讀寫指令；再把紅外熱像 儀的探測器對準高溫黑體，重復上述過程，得到高溫定標圖像H;串口指令解析模塊發(fā)送寫 FLA甜使能信號給外部存儲器仲裁控制模塊，從外部存儲器中同時讀出低溫定標圖像L和 高溫定標圖像H，分別送入求均值模塊和第二FIFO緩沖區(qū)；求均值模塊分別求出低溫定標 圖像L的均值￡和高溫定標圖像H的均值豆，并把它們存入串行FLA甜的用戶區(qū)域；第二FIFO 緩沖區(qū)用來實現(xiàn)速率匹配，緩沖后的數(shù)據送入并轉串及FLA甜控制器；并轉串及FLA甜控制 器完成對串行FLASH的配置，把低溫定標圖像L和高溫定標圖像H轉化為串行數(shù)據，依次順 序寫入串行FLA甜用戶區(qū)域，至此定標操作完成。
[0011] 系統(tǒng)重新上電后，自動從串行化A甜中依次讀出低溫定標圖像L和高溫定標圖像 H并送至外部存儲器仲裁控制模塊，由其寫入外部存儲器指定位置；串行FLASH自動讀出低 溫定標圖像的均值E和高溫定標圖像的均值1存入內部寄存器中；當一帖標準數(shù)據到達第 一 FIFO緩沖區(qū)時，就通過外部存儲器仲裁控制模塊同時讀出低溫定標圖像L和高溫定標圖 像H，從內部寄存器中讀出低溫定標圖像的均值S和高溫定標圖像的均值1 一起送到兩點參