一种基于SOC的红外热成像网络传输系统的制作方法

本发明具体涉及一种基于soc的红外热成像网络传输系统，属于光电产品应用技术领域。

背景技术：

红外热成像技术是利用红外探测器被动接受目标物体的红外辐射，将红外辐射信号转换为可测量的电信号，具有距离远、隐蔽性强、不容易自我暴露和抗干扰能力强的优点，可以实现观瞄、预警、目标跟踪、测温等功能；传统的红外热像仪数据无法及时归总，不能在线实时监测，因此实现基于网络的红外视频传输方式具有一定的研究意义和较高的实用价值。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于soc的红外热成像网络传输系统，以解决现有的红外热成像系统体积大、可移植性差、无法及时归总和不能实时监测的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于soc的红外热成像网络传输系统，所述系统包括：红外探测器、偏压产生电路、模拟信号调制单元、soc、ddr、flash、温控模块、电机模块、网络传输模块、sd卡。所述红外探测器的输入端与偏压产生电路的输出端连接，红外探测器的输出端分别与模拟信号调制单元和温控模块的输入端连接，模拟信号调制单元和温控模块的输出端分别与soc中fpga的输入端连接，fpga的输出端分别与偏压产生电路和电机模块的输入端连接，soc中hps的输出端与网络传输模块连接。

本发明的工作原理及过程是：整个系统中首先soc芯片中的fpga部分为非制冷红外探测器提供偏置电压和时序驱动，探测器在正常工作的情况下吸收被测目标的红外辐射，并通过内部结构转换成模拟电信号输出，模拟电信号经过运算放大器放大，在将放大后的单端信号转差分输出，之后经过a\d转换器转换为数字电信号送入到fpga处理器中，fpga处理器对送来的红外图像信号采用硬件逻辑算法进行基于流水线结构的红外图像预处理，这些处理包括非均匀性校正、盲元补偿、图像增强等，在处理过程中，ddr存储器用来存储图像数据，flash存储器用来存储一些非均匀校正参数以及其他需要掉电存储的数据，在完成各项时序控制和红外图像实时处理后，通过soc芯片内部总线axibridge将实时处理后的红外图像传输到hps，hps部分搭建嵌入式操作系统linux，为了启动linux操作系统，将preloader源代码、u-boot的镜像文件、编译的内核和制作好的根文件系统分别写入到sd卡中，将sd卡插入到soc上，上电后即可启动，之后编写基于socket的网络传输软件将图像数据发送给网络，在pc的浏览器地址栏输入目标板的ip地址，成功连接视频服务器后，显示服务器中已经编好的html页面，然后清新的显示实时的红外图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：体积小、实时性高、算法可移植性高、能在恶劣环境下对被测目标进行实时检测，成像质量清晰稳定，并且能够通过网络传输技术将处理后的红外图像无压缩的传给pc的浏览器的页面进行实时显示和控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的红外探测器的结构图。

图3为本发明的偏压产生电路中数模转换器的结构图。

图4为本发明的偏压产生电路中四个低噪声运算放大器的结构图。

其中(a)产生偏置电压vvsk，(b)产生偏置电压vgsk，(c)产生偏置电压vbus，(d)产生偏置电压vgfid。

图5为本发明的模拟信号调制单元中运算放大器的结构图。

图6为本发明的模拟信号调制单元中单端转差分电路的结构图。

图7为本发明的模拟信号调制单元中a\d转换电路的结构图。

图8为本发明的温控模块的结构图。

图9为本发明的电机模块的结构图。

具体实施方式

为了能够更清楚地阐述本发明的特点和工作基本原理，以下结合附图及实施例，对本发明进行说明。

本发明的实施例提供了一种基于soc的红外热成像网络传输系统，如图1所示，包括红外探测器、偏压产生电路、模拟信号调制单元、soc、ddr、flash、温控模块、电机模块、网络传输模块、sd卡。所述红外探测器的输入端与偏压产生电路的输出端连接，红外探测器的输出端分别与模拟信号调制单元和温控模块的输入端连接，模拟信号调制单元和温控模块的输出端分别与soc中fpga的输入端连接，fpga的输出端分别与偏压产生电路和电机模块的输入端连接，soc中hps的输出端与网络传输模块连接

其中，如图2所示，红外探测器1采用的非制冷红外焦平面探测器是ul04272-032。在偏压产生电路2给定的偏置电压和fpga处理器配置的正确时序驱动下，非制冷红外探测器吸收被测目标的红外辐射，并通过探测器内部的读出电路将采集包含有红外图像信息的模拟信号输出，并送入到模拟信号调制单元3中进行处理。

在一可选实施例中，如图3和图4所示，偏压产生电路2主要由数模转换器dac7568和低噪声运算放大器ada4004构成，其中数模转换器dac7568的输入引脚sync、sclk、din与fpga处理器连接，数模转换器dac7568的输出引脚vouta、voutb、voutc、voutd分别与四个运算放大器的同向放大端连接，分别产生四路偏置电压vvsk、vgsk、vbus、vgfid用于探测器内部读出电路，并通过调节探测器的输出斜率和偏置以获得不同响应度的红外图像信号。

在一可选实施例中，如图5和图6以及图7所示，模拟信号调制单元3主要由运算放大器和单端转差分芯片以及a\d转换器构成。其中运算放大器的同向放大端与探测器的输出引脚video连接，模拟信号调制模块3的主要作用是将探测器输出的模拟电压信号先经过运算放大器放大，在将放大后的单端信号转换成差分输出，最后经过a\d转换器转换成数字信号，并送至fpga进行处理。

在一可选实施例中，如图8所示，温控模块7采用16位ad芯片ads1110。其中探测器的vtemp引脚与ads1110的vin+引脚相连，ads1110的scl和sda引脚与fpga处理器连接。红外探测器内置温度检测电路和半导体制冷器，温度模块主要是将探测器衬底温度以电压的形式输出，并将模拟信号vtemp转换成数字信号送至fpga处理器进行控温算法处理，从而减轻温漂带来的图像非均匀性，提升红外成像效果。

在一可选实施例中，如图9所示，电机模块8采用双路全桥式电动机驱动器a3909。其中引脚in1和in2分别与soc中fpga输出引脚相连。主要作用是本发明是采用基于两点校正的非均匀校正算法，每隔一段时间就需要采集挡片数据，fpga通过a3909电机控制挡片的动作。

在一可选实施例中，soc4中的fpga部分完成红外图像的采集和处理后，会通过芯片内部总线axi传输到hps，红外图像网络传输的工作主要集中在hps部分，hps整个软件设计分为底层系统软件linux的搭建和网络传输软件的编写。嵌入式linux搭建主要是将preloader源代码、u-boot的镜像文件、linux内核和根文件系统分别写入sd卡中，将sd卡插入到soc板上，上电就能启动；网络传输软件的编写采用基于tcp协议的socket程序框架，并使用http协议的服务器推送技术完成红外图像网络发送，之后利用html编写浏览器页面内容，用来显示网络发送过来的红外图像数据。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。