低功耗低噪声非制冷红外机芯组件设计研究

《低功耗低噪声非制冷红外机芯组件设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、全击外化＊葦ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴ巨ＣＭＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＼ｖ＾ｙ吟论文题目低功耗低噪声非制冷红外机芯组件设计妍究学科专业微电子学与固体电子学学号２０１３２１０３０１２６作者姓名孟志俊指哥教师荣丽梅嵩工．１．．：１：１＇１ＩＩ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据

2、我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：若｜／良日期：２＾＇轉＾月卖日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：伤导师签名：為各日期：７＾文名年＾月３日分类号密级注1UDC学位论文低功耗低噪声非制冷红外机芯组件设计研究（题名和副题名）孟志俊（作者姓名）指导教师荣丽梅高工电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.03.18论文答辩日期2016.05.10学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅

4、人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYANDDESIGNOFLOW-POWERANDLOW-NOISEUNCOOLEDINFRAREDCOREASSEMBLYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:MengZhijunSupervisor:RongLimeiSchool:Schoolof

5、MicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要红外成像技术是一种以热辐射对象为探测目标的视觉成像技术。与可见光相比，红外成像技术可以适应更为复杂多变的应用环境，是国防安全领域的重要技术支撑，在军用和民用两个方面都存在着巨大的应用前景和市场潜力。西方发达国家的非制冷红外成像技术起步较早，而国内起步较晚，在技术上与国外存在一定差距。非制冷红外机芯组件是组成成像系统的核心部分。本文的研究内容围绕非制冷红外机芯组件展开，主要从机芯组件的硬件系统和图像算法两个方面入手，以低功耗、

6、低噪声为设计重点开展全文工作。硬件系统上，本文机芯组件以FPGA为数据处理平台，以信号处理方案和电源方案为设计要点。设计高效的硬件系统电源方案，以效率＞90%的开关电源方案和噪声＜50µV的线性电源选型，实现较低的功耗以及较低的电源噪声。在信号处理方面，通过基准源加运放的偏压模块和控温模块保证探测器低噪声的工作环境；通过系统保护模块和上电/掉电保护模块确保系统安全性；通过降低DDR速率以及使用数字PID代替模拟PID反馈来降低功耗。在图像算法上，本文详细研究了红外图像处理常用的图像算法。红外图像的算法处理主要包括

7、非均匀校正、图像增强（拉伸）以及图像去噪。在非均匀校正方面，本文介绍了传统的定点校正和基于场景的非均匀校正，着重分析了定点校正无法校正系数随时间漂移的缺点，并且提出了一种用于校正图像列条纹的非均匀校正方法。在图像增强方面，本文对比研究了传统的直方图拉伸与线性拉伸，并提出了一种基于直方图均衡化的改进算法，本文算法综合线性拉伸与直方图拉伸的优点，既能充分拉伸图像，又不会过拉伸导致图像毛糙，且能适应不同场景。其后，研究了基于引导滤波器的图像细节增强算法；在图像去噪方面，本文对比研究了传统的帧间平均滤波算法，并提出了一种

8、精简的可调性更好的以RC滤波电路模型为基础的滤波算法。综上，本文在硬件系统和图像算法两方面入手，以更合理有效的硬件系统和图像算法，实现了低功耗低噪声高性能的目标，测试结果显示，本文工作在机芯组件功耗和噪声方面均有突破，功耗小于1.5W，RMS噪声约0.9mV，噪声等效温差（NETD,noiseequivalenttemperaturedifference）小于70mK。关