可见光与红外系统.ppt

可见光与红外摄像机构成的双目视觉系统 目录 研究的意义与现代运用 1 系统总体模块介绍 2 红外与可见光成像简单原理 3 1 可见光可以充分反映整个场景的细节信息 但是可见光传输易受环境影响 难以穿透雾 雨雪 尘埃等 探测距离有限 红外夜视技术是利用热辐射 将超过人眼观测的红外波段信息转换成可见信息 红外技术可以很好的识别热目标 探测距离远 但是图像对比度差 细节信息不丰富 课题的目的与意义 1 可见光成像与红外成像区别 光谱范围示意图 3 可见光图像与红外图像对同一景物的灰度差异不同 4 可见光图像与红外图像的纹理和边缘特征不同 1 可见光图像与红外图像的成像原理不同 前者依据物体的反射率的不同进行成像 后者依据物体的温度或辐射率不同进行成像 因此红外图像的光谱信息明显不如可见光图像 2 可见光图像与红外图像的空间分辨率不同 一般情况下 前者的空间分辨率高于后者 系统方案框图 2 电路设计以非制冷长波红外机芯和可见光彩色CMOS图像传感器为基础 硬件电路板将实时的两种图像收集起来 在用户选定好可见光 红外图像输出后 采用标准的USB2 0输入输出接口与PC机相连进行实时图像输出 系统原理框图 2 可见光CMOS 红外焦平面 光学镜头 可见光与红外图像采集CPLD FPGA CY7C68013USB2 0接口 键盘电路 PC计算机或Windows平板 工作过程如下 启动电源后 系统自检 完成对CMOS的配置 然后直接将可见光MT9M034的数据送68013经USB2口 在计算机屏幕上显示可见光图像 能自动曝光显示彩色图像 在可见光图像下用来寻找目标 找到目标后 按键盘切换键 将采集数据换成红外 计算机显示红外图像 当再按一次切换键 可将图像切换成可见光 继续寻找下一个测量目标 依此循环 3 可见光CMOS图像信息读出原理 CMOS图像传感器MT9M034是Aptina公司于2012年底推出的一款定位于低照度环境成像探测的高灵敏度 低噪声CMOS图像传感器 拥有完善的相机功能 例如自动曝光控制 增益控制 窗口选择 视频模式和单帧模式等 获取图像的方式有线性模式和高动态模式两种选择 MT9M034实物图 2 MT9M034主要参数指标 3 MT9M034的像素阵列结构 MT9M034的像素阵列共有1412列 1028行 像元尺寸即为3 75m 3 75m 如图所示 其中暗像素 darkpixels 的向光面是光学不透明的 用于监视暗电平 其中位于上方的12行暗像素用于暗电平矫正 位于右侧的64列暗像素用于行噪声矫正 有效像素周围环绕的一圈光虚拟像素 Lightdummypixels 的向光面是光学透明的 用于改善图像的均匀性 3 MT9M034内部功能框图 场同步 时钟 3 034CMOS图像信息读出原理 将配置好的CMOS的行 场 时钟同步信号和数据位分出与CPLD引脚连接 此时CPLD获得CMOS传出的行时钟 场时钟 像素时钟和12位数字信号 CPLD将12位CMOS数字信号低四位舍去 留下高八位送给CY7C68013进行传输 PC或平板 3 形形色色的红外产品 1 红外热像仪是一种利用红外探测器将看不见的红外辐射信号转换成可见图像的被动成像仪器 2 红外热像仪直接测量物体表面温度及温度分布 将物体的温度分布转换为可视的图像 3 红外焦平面 非制冷焦平面热成像技术的特点 由于没有制冷系统 故具有低成本 低功耗 长寿命 小型化和可靠性等优点 是当前热成像技术发展和应用的热点之一 红外焦平面实物图 红外图像传感器分为制冷型和非制冷型 制冷型具有信噪比高 成像质量好的特点 但是其通常需要在很低的温度下才能正常工作 因此 需要为它提供一个制冷系统 从而加大了整个系统的体积 重量和成本 随着非制冷型传感器的发展 其信噪比和成像质量都有很大提高 且可以做出较大的阵列 在本文设计的系统中要求具有体积小 重量轻 功耗低的特点 用非 3 红外主要参数指标 数字图像的行同步信号和场同步信号不需要做处理 机芯产生的红外图像信号为50fps 由于其场同步信号的消隐期过短 在通过USB传输时 相邻两帧数据之间的时间不足够USB的开销 因此在CPLD中将场同步信号做1 2分频处理 输入上位机的图像信号为25fps 3 红外图像信息读出原理 PC或平板 红外图像探测器采用了非制冷红外机芯组件 如图3 18所示 红外机芯的输出接口包括RS232接口 图像数据以及同步信号 DATA HS VS MC 当需要配置红外机芯的工作模式时 RS232接口与PC机连接 配置完成后参数保存在ROM中 掉电不丢失 此时可以断开RS232与PC机的连接 RS232 配置 THANKS