基于FPGA的高性能红外热成像系统实时处理策略

本文主要探讨了基于现场可编程门阵列（FPGA）的高性能红外热成像系统的实时信号处理技术。核心创新在于提出了一个自适应两点非均匀性校正（Adaptive Two-point Non-uniformity Correction, ATPC）算法。该算法针对红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array, IRFPA）在长时间使用后可能出现的响应时间漂移问题，通过实时更新校正参数，确保了两点非均匀性校准的有效性。ATPC算法的关键在于其以目标场景的快门响应为依据，动态调整补偿参数，提高了成像的稳定性和准确性。 此外，文章还介绍了平台直方图均衡（Platform Histogram Equalization, PE）算法的实现方法。传统的PE算法通常计算复杂，作者通过查找表结构对其进行优化，减少了运算量和存储空间的需求，提高了算法的执行效率。硬件设计方面，采用了两片同步动态随机存储器（SDRAM）的乒乓缓存结构，使得IRFPA上的ATPC和PE算法能够在FPGA上并行执行，显著提升了系统的处理速度。 实验结果显示，对于320×240分辨率的IRFPA，当系统时钟频率为50 MHz，帧频达到60 Hz时，该系统表现出良好的性能，处理后的红外图像质量有了显著提升。这种系统设计简单，易于小型化，特别适合实时动态检测和追踪应用，具有很高的实用价值。 关键词包括成像系统、红外成像、自适应两点非均匀性校正、平台直方图均衡算法以及现场可编程门阵列（FPGA）。本文的研究对于提高红外热成像系统的性能和稳定性，尤其是在高实时性和便携性要求的领域，具有重要的理论和实践意义。