专利名称：一种扫描成像直流恢复电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扫描成像技术，具体涉及一种扫描成像直流恢复电路。
背景技术：
目前关于大视场高速红外扫描成像系统，一般都采用交流耦合的方式，用来抑制大面积的、但不提供信息的背景，采用这种方式当极热目标进入视场时会产生拖影现象，体现在电路里就是信号的下冲，下冲的程度与目标大小以及电路设计有关。运用交流耦合方式，探测器电路的输出取决于场景的内容和在无效扫描时间内探测器所探测到的景物。如在无效扫描时间内看到的探测器壳体温度和在有效扫描时间内看到的场景温度之间的相对温差，影响每条线的输出电平。那么交流耦合电路存在的问题一是图像会有拖影二是景物输出的电平一直在变化，通过调整交流耦合电路并增加直流恢复功能可解决上述问题； 采用直流复原直至红外视频信号中的箝位电平，一般有三种可供选择的箝位基准温度扫描器机身温度、外壳温度和平均场景温度；常采取的方式是采取壳体或机身温度做为箝位基准，这种方式通常是在壳体内首先扫过一黑体，通过采集黑体信号作为基准，需要控制黑体信号使其保持稳定，黑体信号受环境温度影响较大，很难控制得特别稳定，图像非均勻性就很明显。同时在现有产品空间状态下实际上未考虑黑体，因此需要根据成像机理选择一种更好的实用的方法解决大视场高速扫描红外成像中呈现的问题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种大视场高速扫描红外成像的直流恢复电路，解决原有成像系统图像有拖影和图像随着环境变化慢慢饱和的问题。实现本实用新型目的的技术方案一种扫描成像直流恢复电路，包括依次连接的交流耦合电路、阻抗匹配电路、滤波放大电路和直流箝位电路；其中，直流箝位电路包括减法电路和平均值电路，所述的平均值电路包括开关K1、电阻R3、电容C3和运算放大器U3、U4，滤波放大电路的输出端通过依次串联的开关Kl、电阻R3与运算放大器U3的同相端相连，电容C3的一端与运算放大器U3的同相端相连，另一端接地，运算放大器U3采用电压跟随方式，其输出端通过电阻R12与运算放大器U4的反相端相连，运算放大器U4采用反相输出方式，其输出端通过电阻R9与减法电路的反相端连接。如上所述的一种扫描成像直流恢复电路，阻抗匹配电路包括运算放大器U1、电阻 R4和R5，电阻R4、运算放大器Ul的同相端与交流耦合电路输出端连接。本实用新型的效果在于采用电路的方式实时计算场景平均温度的方法，实现起来较为简单。扫描成像直流恢复电路包括交流耦合电路的设计、直流箝位电路的设计；高速扫描成像直流恢复电路采用典型的交流耦合电路，当采用较小时间常数τ =RC，如Rl与 Cl、R2与C2，图像拖影较为明显，如果时间常数τ取的偏大，图像随着时间、环境温度的变化会呈现图像逐渐变亮以至于饱和的现象，根据多次试验的结果，调整时间常数，将交流耦
3合电路中时间常数选取为一个适当的数；为减小图像随环境温度变化受到的影响，设计直流箝位电路，选取探测器一路交流耦合放大后的信号，通过开关Kl控制电容充放电回路即 R3、C3回路，取得这路信号的平均值，平均值是随场景及环境温度的变化而不断变化的，由此可以得到场景的相对温差且处于一个恒定的基准之上，给后续电路的处理及成像带来了很大的方便。本实用新型与传统方式相比，采用电路硬件的方式对图像出现的问题进行了自适应的调整，是基于场景的实时调整的一个过程，电路设计简单，经过试验验证，能够减小上述问题给图像带来的严重影响。
图1为一种红外扫描成像系统原理图；图2为直流恢复电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。如图1所示，是一种红外扫描成像示意图，包括耦合电路、放大电路、箝位电路。探测器输出信号与放大器进行交流耦合、阻抗匹配以及放大，放大后的信号取平均值作为红外视频信号的箝位电平，而后进行自动增益与偏置控制，图像信号输出。图2是直流恢复电路的示意图；如前述为抑制背景及Ι/f噪声，探测器输出的交流信号采取交流耦合的方式，采用通用的高通滤波电路，即由Rl与Cl组成，并进行低噪声同相放大与阻抗匹配Ul、R4、R5，输出信号经过R2、C2交流耦合并反相放大U2、R6、R7、R8， 由此输出的模拟信号进入箝位电路，箝位电路是每一行信号通过行高低电平来控制R3、C3 电路的充放电，行高电平时Kl闭合让其充电直至一稳定值，低电平开关Kl断开让其维持此值，不断的进行充电，取得一帧之内的场景的平均值，作为箝位基准，经过U4缓冲以后给到 U5电路进行放大，最终信号输出。R2、C2时间常数的选取，既不能太小，也不能太大，太小拖影很严重，根据多次试验结果时间常数选取为τ = 1 ans，拖影现象减轻。直流箝位电路中R3、C3组成一个典型的低通滤波器，其选取数值τ为:3ms，解决了图像随着时间及环境的变化趋于饱和的现象。经过该实用新型电路所成图像经过多次试验验证解决了一种红外扫描成像中图像存在的问题。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种扫描成像直流恢复电路，其特征在于包括依次连接的交流耦合电路、阻抗匹配电路、滤波放大电路和直流箝位电路；其中，直流箝位电路包括减法电路和平均值电路， 所述的平均值电路包括开关K1、电阻R3、电容C3和运算放大器U3、U4,滤波放大电路的输出端通过依次串联的开关K1、电阻R3与运算放大器U3的同相端相连，电容C3的一端与运算放大器U3的同相端相连，另一端接地，运算放大器U3采用电压跟随方式，其输出端通过电阻R12与运算放大器U4的反相端相连，运算放大器U4采用反相输出方式，其输出端通过电阻R9与减法电路的反相端连接。
2.按照权利要求1所述的一种扫描成像直流恢复电路，其特征在于所述的阻抗匹配电路包括运算放大器Ul、电阻R4和R5，电阻R4、运算放大器Ul的同相端与交流耦合电路输出端连接。
专利摘要本实用新型涉及扫描成像技术，具体涉及一种扫描成像直流恢复电路。其特点在于包括依次连接的交流耦合电路、阻抗匹配电路、滤波放大电路和直流箝位电路；其中，直流箝位电路包括减法电路和平均值电路，所述的平均值电路包括开关K1、电阻R3、电容C3和运算放大器U3、U4，滤波放大电路的输出端通过依次串联的开关K1、电阻R3与运算放大器U3的同相端相连，电容C3的一端与运算放大器U3的同相端相连，另一端接地，运算放大器U3采用电压跟随方式，其输出端通过电阻R12与运算放大器U4的反相端相连，运算放大器U4采用反相输出方式，其输出端通过电阻R9与减法电路的反相端连接。
文档编号H04N5/21GK202059476SQ20112007539
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者沈玉秀 申请人:中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所