高分辨率InGaAs短波红外成像系统_韩红霞.pdf

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1、第20卷第2期电光与控制Vol．20No．22013年2月ElectronicsOptics＆ControlFeb．2013doi:10．3969/j．issn．1671－637X．2013．02．017高分辨率InGaAs短波红外成像系统1，22222韩红霞，陈洪亮，潘晓东，赵凯生，汪江华(1．光电控制技术重点实验室，河南洛阳471009;2．中国航空工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009)摘要:介绍了一种高分辨率短波红外成像系统的设计与实现方法。采用640×512高分辨率InGaAs短波红外探测器，基于N

2、IOSⅡ的单片FPGA设计并实现了短波红外成像系统，对探测器驱动、数据采集、信号处理等关键技术进行了分析。试验表明，该系统成像清晰、体积小、功耗低、结构合理、性能稳定。关键词:红外成像;高分辨率;短波红外;NIOSⅡ中图分类号:V27;TN21文献标志码:A文章编号:1671－637X(2013)02－0066－04DesignofaHigh-ResolutionInGaAsShortwaveInfraredImagingSystem122222HANHongxiaCHENHongliangPANXiaodo

3、ngZHAOKaishengWANGJianghua(1．ScienceandTechnologyonElectro-OpticalControlLaboratoryLuoyang471009China;2．LuoyangInstituteofElectro-OpticalEquipmentAVICLuoyang471009China)Abstract:Thedesignandrealizationofahigh-resolutionshortwaveinfraredimagingsystemarei

4、ntroduced．ThesystemwasimplementedbasedonsingleFPGAembeddedprocessorNIOSⅡwith640×512highresolutionshortwaveinfraredfocalplanearray．Severalkeytechnologiessuchasdetectordrivingdataacquisitionandsignalprocessingwereanalyzed．Theexperimentresultsshowthatthesystemha

5、stheadvantagesofclearimagesmallvolumelowpowerappropriatestructureandsteadyperformance．Keywords:infraredimaging;highresolution;shortwaveinfrared;NIOSⅡ器，InGaAs探测器无需机械制冷，可在室温下达到较0引言［4］高的灵敏度。短波红外可提供可见光、微光夜视、中波、长波红外1系统结构及工作原理所不能提供的信息，与中波、长波红外成像相比，短波红外成像主要利用室温景物反

6、射环境中的短波红外辐射基于NIOSⅡ的高分辨率短波红外成像系统结构来实现探测，图像有更好的动态范围，细节更清晰，可实如图1所示。该系统由光学系统、短波红外探测器、温［1］现目标辨识。与可见光相比，短波红外成像系统可实度控制模块、A/D转换模块、基于内嵌NIOSⅡ软核单现昼夜全天候目标监测，并且穿透雾、霭、烟尘的能力片FPGA的信号处理模块、通讯模块等组成。强，可以在烟雾下看清目标细节。短波红外成像技术可应用于夜视、侦察与监视、遥感系统、航空安全、光电对［2－3］抗等领域。目前，国内报道的短波红外成像系统多采用320

7、×256HgCdTe探测器，随着对大面阵探测器需求的增加，本文提出了针对640×512高分辨率InGaAs探测器、基于NIOSⅡ的成像系统设计与实现方法。该探图1短波红外成像系统结构图测器分辨率高，并且相比于HgCdTe等其他材料的探测Fig．1Shortwaveinfraredimagingsystem光学系统接收短波红外能量，并将光束整形变换，收稿日期:2012－09－17修回日期:2012－10－15作者简介:韩红霞(1988—)，女，山东潍坊人，硕士生，研究方向为先聚焦在探测器的焦平面上;探测器完成短波红外

8、的光进光电探测制导技术。电信号转换，以电压的方式输出目标景物的信息;A/D第2期韩红霞等:高分辨率InGaAs短波红外成像系统67转换电路完成探测器输出信号的模数转换;信号处理优点。电路实现图像的预处理，包括短波非均匀性校正、盲元2．3信号处理模块检测与补偿等;显示模块完成短波红外图像的视频显信号处理电路是短波红外成像系统的大脑，主要示;温度控制电路稳定探测