基于FPGA的小型星載非制冷紅外成像系統(tǒng)

　　2.2 模擬采樣電路設(shè)計(jì)

　　為了保證圖像的高質(zhì)量，需要確保高精度、低噪聲的A/D轉(zhuǎn)換。CCD探測器為串行輸出，最高主頻為6 MHz，圖像采集的數(shù)據(jù)量較大。輸出的Video信號在1 V~4.2 V內(nèi)動態(tài)變化，它對應(yīng)了-10 ℃~80 ℃的溫度范圍，由于系統(tǒng)環(huán)境溫度是27 ℃，Video信號的輸出范圍很小，給電路的設(shè)計(jì)帶來了較大的困難。為了盡可能提高輸出速度和采樣精度，選用了14位高速高精度集成轉(zhuǎn)換芯片AD9240[5]，其電路連接圖如圖3(a)所示。

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到圖像目標(biāo)比較均勻單一，采用了計(jì)算量偏小的A3×3中值濾波窗口。

　　上述圖像處理模塊的實(shí)現(xiàn)都由FPGA實(shí)現(xiàn)，對于非均勻性校正，預(yù)先將高低溫下的探測器像元響應(yīng)存入外部SRAM中，直接調(diào)用FPGA中的乘法和加法模塊通過上述公式計(jì)算各像元系數(shù)并存儲到Flash中，在實(shí)時(shí)校正過程中由MircoBlaze將系數(shù)調(diào)入到外部SRAM中供校正模塊使用[5]。對于線性灰度變化，可先求取圖像的最大和最小灰度值，然后將校正后的像素值代入式(6)即可求得。對于3×3中值濾波，可將圖像數(shù)據(jù)延遲得到3行并行數(shù)據(jù)[7](不延遲行數(shù)據(jù)、延遲1行數(shù)據(jù)和延遲2行數(shù)據(jù))，利用這3行并行數(shù)據(jù)完成3×3窗口內(nèi)延遲1行數(shù)據(jù)的中值濾波計(jì)算。