Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование системы оптико-электронной обработки сигналов в тепловизорах с матричными приемниками излучения

Диссертация: Разработка и исследование системы оптико-электронной обработки сигналов в тепловизорах с матричными приемниками излучения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

По материалам диссертации опубликованы 12' научных трудов, из них 7 статей опубликованы* в изданиях, определенных в Перечне ВАК Минобр-науки РФ: Пять статей опубликованы в журнале «Прикладная физика», одна статья — в журнале «Электронная техника», одна статья — в журнале «Наукоемкие технологии», две статьи — в сборниках материалов Международных научных конгрессов «ГЕО-Сибирь-2010… Читать ещё >

Разработка и исследование системы оптико-электронной обработки сигналов в тепловизорах с матричными приемниками излучения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по системам обработки сигналов и алгоритмам компенсации геометрического шума фотоприемных устройств ИК-диапазона
    • 1. 1. Обзор систем обработки сигналов для фотоприемников ИК-диапазона
      • 1. 1. 1. Системы цифровой обработки сигналов
      • 1. 1. 2. Модули систем обработки сигналов широкого применения
      • 1. 1. 3. Отечественные модули систем обработки сигналов матричного фотоприемного устройства ИК-диапазона
      • 1. 1. 4. Зарубежные модули систем обработки сигналов матричного фотоприемного устройства ИК-диапазона
      • 1. 1. 5. Перспективы построения СОЭС по итогам обзора систем обработки сигналов для фотоприемников
  • ИК-диапазона
    • 1. 2. Обзор алгоритмов коррекции геометрического шума тепловизионного изображения
      • 1. 2. 1. Причины возникновения и алгоритмы коррекции геометрического шума тепловизионного изображения
      • 1. 2. 2. Алгоритмы коррекции неравномерности чувствительности и компенсации постоянной* составляющей элементов матричных
  • КРТ фотоприемников
    • 1. 2. 3. Алгоритмы обнаружения и компенсации дефектных элементов матричных ИК-фотоприемников
    • 1. 3. Выводы к разделу
  • 2. Исследование шума и чувствительности фотоэлементов матричных
  • ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ в различных температурных режимах
    • 2. 1. Экспериментальная установка для измерений шума и чувствительности фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе КРТ. Условия и методика проведения измерений
    • 2. 2. Исследование шума сигнала и чувствительности фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 1. Результаты эксперимента по исследованию шума сигнала фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 2. Результаты эксперимента по исследованию чувствительности фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 3. Разработка алгоритма обнаружения дефектных по шуму элементов матричного ИК-приемника на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 4. Результаты эксперимента по исследованию дефектных по шуму фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 5. Разработка алгоритма обнаружения дефектных по чувствительности элементов матричного ИК-приемника на основе фотодиодов из КРТ
      • 2. 2. 6. Результаты эксперимента по исследованию дефектных по чувствительности фотоэлементов матричных ИК-приемников на основе фотодиодов из КРТ
    • 2. 3. Выводы к разделу
  • 3. Разработка и реализация в тепловизионных приборах системы оптико-электронной обработки сигналов матричного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе фотодиодов из КРТ
    • 3. 1. Методика и результаты расчетов пороговой температурной чувствительности ТВП «смотрящего» типа при работе по однородному и неоднородному полю теплового излучения
      • 3. 1. 1. Методические.основы анализа температурной чувствительности тепловизоров «смотрящего» типа
      • 3. 1. 2. Исходные данные для проведения расчетов пороговой температурной чувствительности тепловизора «смотрящего»
      • 3. 1. 3. Анализ результатов расчетов пороговой температурной чувствительности ТВП при работе по усредненному полю теплового излучения, сцены
      • 3. 1. 4. Методика анализа температурной чувствительности ТВП при воздействии помех неоднородного фона
      • 3. 1. 5. Оценка влияния неоднородности поля теплового излучения окружающего фона на значение чувствительности ТВП
    • 3. 2. Методика компенсации постоянной составляющей фоточувствительных элементов матричных КРТ фотоприемников по сцене наблюдения
    • 3. 3. Адаптивный алгоритм компенсации дефектных элементов матричного КРТ фотоприемника
    • 3. 4. Способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая принципиальная схемы системы оптико-электронной обработки сигналов матричного фотоприемного устройства
  • ИК- диапазона
    • 3. 5. Перспективная система визуализации инфракрасного изображения для матричных ТВП
    • 3. 6. Выводы к разделу

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

В настоящее время достигнут немалый прогресс в области разработки систем тепловидения и ТВП на основе МФПУ в частности. Здесь следует отметить наиболее значимый вклад в этой области таких ученых как Мирошни-ков М'. М., Жуков А. Г., Ллойд Д., Тарасов В. В., Якушенк’ов Ю. Г., Алеев Р. М., Гибин И. С., Иванов В: П., Овсянников В. А., Филиппов В. Л. Современное состояние вопросов теории и практики разработки ТВП, на наш взгляд, отражено в монографиях и статьях этих ученых [19, 30, 42, 45, 51].

Прикладные аспекты построения ТВП подробно рассматриваются в трудах Болтаря К. О., Солякова В. Н., Бурлакова И. Д и Филачева А. М. Особое внимание авторы уделяют вопросам совершенствования методов коррекции неравномерности фоточувствительности, а таюке обнаружения и компенсации дефектных фотоэлементов приемников [7, 8, 38, 39, 40, 41, 43- 44, 45, 54, 55].

В зависимости от способа сканирования поля обзора и используемой элементной базы [4, 6] ТВП принято делить на три поколения. Причем, так как основным функциональным узлом любой ИК-системы является ФПУ, в основу деления ТВП по поколениям, прежде всего, положено число элементов в используемом фотоприемнике.

В приборах первого поколения использованы линейки фотоприемников с малым числом чувствительных элементов (от 4 до 180 элементов), сканирование оптико-механическое, высокоточное двухмерное. Приборы второго поколения характеризуются использованием многорядных линеек с большим числом чувствительных элементов (от 96×4 до 576×7 элементов), сканирование в одном направлении — оптико-механическое, в другом — электронное. В приборах третьего поколения применяются матричные ФПУ различного типа, как охлаждаемые (матрицы KPT, InSb, PtSi, QWIP форматом от 128×128 до 640×512), так и неохлаждаемые (пироэлектрические, ферроэлектрические и микроболометрические матрицы форматом от 100×100 до 640×480). Сканирование — двухмерное, электронное.

Тенденция увеличения количества чувствительных элементов ФПУ с применением системы сканирования поля обзора влечет за собой увеличение плотности тепловизионного видеопотока поступающего с фотоприемника. В связи с этим приобретает актуальность вопрос создания высокопроизводительного модуля обработки сигналов, способного обрабатывать сигнал, получаемый от матричного фотоприемника размером, как минимум, 640×480 элементов.

Также, для повышения экономической эффективности создания ТВП требуется, чтобы модуль сохранял все свои функциональные возможности при построении ТВП в соответствии с концепцией модульных систем, описанной в [4, 6, 28]. Это означает применение, совместно с системой обработки сигналов приемников разного разрешения, различной степени дефектности и НЧФ.

В свою очередь, применение единого модуля обработки сигналов для различных ФЕТУ требует применения алгоритмов и методов, способных учитывать текущие характеристики применяемого приемника и эффективно устранять остаточный ГШ изображения. Здесь, под остаточным ГШ понимается помеха в виде не обнаруженных ДЭ или НЧФ, 1 визуально воспринимаемая, оператором при обнаружении малоконтрастных объектов.

Так, элементы ФПУ, проявляющие себя на изображении как шумящие или мерцающие, через некоторое время работы прибора приобретают параметры свойственные большинству фотоэлементов приемника. Причем при каждом новом цикле охлаждения приемника от 293 К до 77 К картина шумящих элементов также изменяется. Аналогичная ситуация наблюдается для чувствительных и нечувствительных элементов приемника.

Вместе с тем, анализ приведенных выше источников [41, 45, 84, 81, 89] показал существование двух противоположных утверждений о стабильности поведения структуры КРТ.

Так, существует ряд исследований, подтверждающих нестабильность твердых растворов КРТ по отношению к температурным и механическим воздействиям [84, 89], а. также по отношению к качеству структуры полупроводникового материала [81].

Однако, существует публикация [34], где авторы, ссылаясь на работу [81], связывают нестабильность КРТ с нестабильностью поверхности фотодиодов из-за ее плохой подготовки и защиты. Здесь, авторы утверждают, что разработанная технология нанесения защитного покрытия обеспечивает создание высокостабильных и устойчивых к воздействию повышенной температуры фотодиодов.

В работе [45] авторы отмечают, что в ходе эксплуатации ТВП, при неизменных режимах работы фотоприемника на основе фотодиодов из КРТ и микрокриогенной системы состояние дефектных элементов не изменяется, что дает основания говорить о стабильности характеристик фотоэлементов используемого в работе [45] ФПУ.

Предприятие Филиал ИФП СОР АН «КТИПМ» разрабатывает на основе фотоприемников КРТ тепловизионные приборы, при этом номенклатуру применяемых охлаждаемых приемников составляет широкий спектр изделий отличающимися производителем, технологией изготовления, размером и характеристиками [13, 28, 31]. Причем информация, в представляемой производителем документации, о стабильности свойств элементов приемников отсутствует.

В этой связи, с целью эффективного применения алгоритмов обнаружения ДЭ и подавления остаточного ГШ способных работать со всем спектром используемых ФПУ, вопрос создания унифицированной системы обработки сигналов [28] требует изучения стабильности параметров диодов КРТ в используемых фотоприемниках.

В соответствии с изложенным, объектом настоящего исследования являются алгоритмы подавления ГШ фотоприемников и системы обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе КРТ. Его предмет составляют насущные вопросы методов коррекции остаточного ГШ и принципов построения системы оптико-электронной обработки сигналов многоэлементного ФПУ ИК-диапазона, способного поддерживать работу с приемниками разного типа, при минимальном энергопотреблении и габаритах, максимальной производительности и гибкости системы обработки сигналов.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИИ.

Целью диссертации является разработка и исследование системы оптико-электронной обработки сигналов (СОЭС) многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона и алгоритмов их анализа, направленных на устранение остаточного геометрического шума в виде дефектных элементов и неравномерности чувствительности фотоприемника, визуально воспринимаемого оператором при наблюдении малоконтрастных объектов.

ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1) выполнить обзор и провести анализ современных систем обработки сигналов для тепловизионных приборов и современныхалгоритмов коррекции тепловизионного изображения;

2) разработать, методику и провести экспериментальные исследования г характеристик сигнала чувствительных элементов* КРТ фотоприемников, разработать алгоритмы обнаружения ДЭ’и исследовать их поведение в зависимости от времени работы, температуры фона наблюдения и периодического охлаждения от 293 К до 77 К;

3) разработать способ и алгоритм оптико-электронной обработки сигналов, обеспечивающие эффективное функционирование СОЭС и направленные на подавление остаточного геометрического шума в виде ДЭ и НЧФ приемника.

4) разработать способ, устройство, алгоритм работы, функциональную и электрическую схемы системы оптико-электронной обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона, устойчивые к различиям в технических характеристиках применяемых ФПУ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Методы исследований основаны на физическом и оптико-электронном представлении теориии принципов построения' тепловизионных приборов и их составных элементов, использующих законы и свойства теплового излучения реальных тел, а также принципы функционирования матричных ИК-фотоприемников, оптико-электронных приборов и систем.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечена достоверностью и непротиворечивостью исходных положений теории, и практики оптико-электроники, логическим обоснованием и корректностью использованных математических, приемовкритическим и сопоставительным анализом результатов исследований и сходимостью с экспериментальными данными.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

1) разработана методика и проведены экспериментальные исследования характеристик сигнала чувствительных элементов КРТ фотоприемников, разработаны алгоритмы обнаружения ДЭ, что. позволило анализировать неустойчивое поведение пикселей в зависимости от времени работы, температуры фона наблюдения и периодического охлаждения от 293 К до 77 К;

2) исследована методика, основанная на применении оптической расфокусирующей системы, позволяющая повысить надежность компенсации постоянной составляющей фоточувствительных элементов матричных КРТ фотоприемников;

3) разработан и исследован способ компенсации дефектных элементов ФПУ, основанный на применении адаптивного к скорректированному по чувствительности видеопотоку цифрового фильтра, что позволило обеспечить надежную компенсацию дефектных элементов независимо от контрастности наблюдаемых сцен и добиться независимости качества компенсации от нестабильности фотодиодов на основе КРТна способ компенсации получен патент РФ на изобретение № 2 412 554;

4) разработаны и исследованы способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая схемы системы оптико-электронной обработки сигналов, устойчивые к различиям в технических характеристиках применяемых ФЕТУпо заявке № 2 009 147 879 на способ и устройство обработки сигналов фотоприемника получено положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ*на изобретениеразработана и исследована система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров, поддерживающая устойчивую работу с ФПУ разного типа и позволяющая добавлять функциональные узлы конкретных схем тепловизоровна систему визуализации получен патент РФ на полезную модель № 98 311.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1) методика исследования характеристик сигнала, элементов КРТ фотоприемников, алгоритмы обнаружения ДЭ и результаты исследования их поведения в зависимости от времени работы, температуры фона наблюдения и периодического* охлаждения от 293 К до 77 К;

2) методика компенсации постоянной составляющей фоточувствительных элементов матричных КРТ фотоприемников по сцене наблюдения, основанная на применении оптической расфокусирующей системы;

3) способ компенсации дефектных элементов ФПУ, основанный на использовании адаптивного фильтра, обеспечивающий их надежное и качественное подавление независимо от контрастности наблюдаемых сцен и от нестабильности фотодиодов КРТ;

4) способ, устройство, функциональная и электрическая схемы системы оптико-электронной обработки сигналов, устойчивые к различиям в технических характеристиках применяемых ФПУ;

5) система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров, поддерживающая устойчивую работу с ФПУ разного типа и позволяющая добавлять функциональные узлы конкретных схем тепловизоров.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

1) результаты исследования характеристик сигнала элементов фотоприемников, алгоритм обнаружения дефектных элементов и результаты исследования их поведения в зависимости от времени работы, температуры фона наблюдения и периодического охлаждения от 293 К до 77 К, могут использоваться в тепловидении и других приложениях оптико-электронной обработки сигналов для устранения геометрического шума изображения;

2) методика компенсации постоянной составляющей фоточувствительных элементов матричных КРТ приемников по сцене наблюдения, основанная на применении оптической расфокусирующей системы, может быть использована в тепловидении для устранения геометрического шума в виде НЧФ приемника;

3) способ компенсации дефектных элементов матричных КРТ фотоприемников, основанный на использовании адаптивного фильтра, может быть использован в тепловидении для устранения геометрического шума ввиде дефектных элементов приемника;

4) разработанная и изготовленная система оптико-электронной обработки сигналов, поддерживающий работу с матричными ФПУ разного типа, без изменения конструкции системы и необходимости перепрограммирования его элементов может быть применена для построения ТВП в различных предприятиях, НИИ и КБ;

5) разработанная и изготовленная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров позволяет повысить надежность, расширить возможности использования системы в отношении ассортимента тепловизоров, повысить унификацию и снизить удельную трудоемкость при разработке и эксплуатации системы;

6) материалы диссертации внедрены в ОАО «ПО «НПЗ» и ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Твердотельная электроника, комплексированные изделия, экономика и управление научными разработками и производством изделий электронной техники» (Москва, 2005 г., ФГУП НПП «Пульсар»), XIX международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2006 г., ФГУП «НПО «Орион»), 11-й Российской научно-технической конференции «Электроника, микро-и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2009 г.), VI научно-технической конференции «Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли» (Адлер, 2009 г.), XXI международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2010 г., ФГУП «НПО «Орион») и Международных научных конгрессах «ГЕО-Сибирь-2010» и «ГЕО-Сибирь-2011» и4 научно-техническом семинаре кафедры оптико-электронных приборов СГГА.

ПУБЛИКАЦИИ.

По материалам диссертации опубликованы 12* научных трудов, из них 7 статей опубликованы в изданиях, определенных в Перечне ВАК Мйнобр-науки РФ. Пять статей опубликованы в журнале «Прикладная физика», одна статья — в журнале «Электронная техника», одна статья — в журнале «Наукоемкие технологии», две статьи — в сборниках материалов Международных научных конгрессов «ГЕО-Сибирь-2010» и «ПЮ-Сибирь-2011». Кроме того, получены патент РФ № 98 311 на полезную модель, патент РФ на изобретение № 2 412 554, а также положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ на изобретение по заявке № 2 009 147 879.

Методика измерений и экспериментальные исследования характеристик сигнала чувствительных элементов КРТ фотоприемников, анализ полученных результатов, разработка и исследование способа и методики компенсации ГШ, способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая схемы СОЭС, разработка и исследование системы визуализации инфракрасного изображения для матричных ТВП выполнены лично диссертантом. В работах, выполненных в соавторстве, анализ методик расчетов и экспериментов, проведение расчетов и экспериментальных исследований, интерпретация результатов выполнены лично диссертантом.

3.6 Выводы к разделу 3.

На основании результатов, представленных в данном разделе, можно сделать следующие выводы:

— разработаны способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая схемы, разработана, смонтирована и настроена печатная плата СОЭС. По заявке № 2 009 147 879 на способ обработки сигналов фотоприемника и устройство для его осуществления получено положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ на изобретение;

— разработаны методика, подготовлены исходные данные и проведены расчетные исследования пороговой чувствительности прибора, А Тпор. Получено, что при воздействии неоднородного поля теплового излучения фона,.

АТпор уменьшается в 1,18 раза при росте значений дисперсии фона АТф до 10 К. Средние значения температуры фона Тф при этом составляли значения от 243 до 333 К;

— разработана и внедрена в действующие ТВП система, представляющая собой набор функциональных модулей, выполненных отдельными платамисистема защищена патентом РФ на полезную модель № 98 311.

Для обеспечения эффективного функционирования СОЭС разработаны и реализованы алгоритмы обработки сигналов, которые позволяют:

— снизить аппаратные затраты на реализацию компенсации дефектных фоточувствительных элементов;

— повысить надежность компенсации дефектных элементов независимо от контрастности наблюдаемых сцен;

— добиться независимости качества компенсации дефектных элементов от нестабильности структуры на основе КРТ;

— повысить качество тепловизионного изображения, в частности, получаемого с фотоприемника на основе КРТ.

На способ компенсации ДЭ фотоприемника получен патент РФ на изобретение № 2 412 554.

1. Проведен аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по системам обработки сигналов широкого применения, в том числе систем для ТВП. Рассмотрены современные алгоритмы коррекции тепловизи-онного изображения. Сформулированы актуальность, научная новизна, защищаемые положения и практическая значимость предложенной научно-исследовательской разработки системы оптико-электронной обработки сигналов матричного ФПУ ИК-диапазона, поддерживающего работу с приемниками разного типа.

2. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования характеристик сигнала, чувствительных элементов КРТ фотоприемников, разработаны алгоритмы обнаружения ДЭ' и исследовано их поведение в зависимости от времени работы, температуры фона наблюдения и периодического охлаждениям 293 К до 77 К.

3. Разработан, способ обработки тепловизионного изображения, отличающиеся простотой, реализации" и. позволяющий эффективно компенсировать остаточный, геометрический, шум. матричных фотоприемников разного< типа. На способ компенсации ДЭ фотоприемника получен патент РФ на изобретение № 2 412 554.

4. Разработаны способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая" схемы, смонтирована и настроена1 печатная плата системы оптико-электронной обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона, устойчивые к различиям в технических характеристиках применяемых ФПУ. По заявке № 2 009 147 879 на способ обработки сигналов фотоприемника и устройство для его осуществления получено положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ на изобретение.

5. Предложена, реализована и внедрена в действующие ТВП система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоровсистема защищена патентом РФ на полезную модель № 98 311.

6. Материалы диссертации внедрены в ОАО «ПО* «НПЗ» и ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия».

7. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Твердотельная^ электроника, комплексированные изделия, экономика и управление научными разработками и производством изделий электронной техники» (Москва, 2005 г., ФГУП НПП «Пульсар»), XIX международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2006 г., ФГУП «НПО «Орион»), 11-й Российской научно-технической конференции «Электроника, микро-и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2009 г.), VI научно-технической конференции «Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли» (Адлер, 2009 г.), XXI международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2010 г., ФГУП «НПО «Орион») и Международных научных конгрессах «ГЕО-Сибирь-2010» и «ГЕО-Оибирь-2011» и научно-техническом семинаре кафедры оптико-электронных приборов СГГА.

8. По материалам диссертации опубликованы 12' научных трудов, из них 7 статей опубликованы* в изданиях, определенных в Перечне ВАК Минобр-науки РФ: Пять статей опубликованы в журнале «Прикладная физика», одна статья — в журнале «Электронная техника», одна статья — в журнале «Наукоемкие технологии», две статьи — в сборниках материалов Международных научных конгрессов «ГЕО-Сибирь-2010» и «ГЕО-Сибирь-2011 «.Кроме того, получены патент РФ № 98 311 на полезную модель, патент РФ на изобретение № 2 412 554, а также положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ на изобретение по заявке № 2 009 147 879. Методика измерений и экспериментальные исследования характеристик сигнала чувствительных элементов КРТ фотоприемников, анализ полученных результатов, разработка и исследование способа и методики компенсации ГШ, способ, устройство, алгоритм работы, функциональная и электрическая схемы СОЭС, разработка и исследование системы визуализации инфракрасного изображения для матричных ТВП выполнены лично диссертантом. В работах, выполненных в соавторстве, анализ методик расчетов и экспериментов, проведение расчетов и экспериментальных исследований, интерпретация результатов выполнены лично диссертантом.

В заключение считаю целесообразным выразить искреннюю благодарность кандидату технических наук, профессору Тымкулу Василию Михайловичу за научное руководство диссертационной работой, умелую постановку актуальной темы диссертации, всестороннюю поддержку и человеческие качества. Также искренне благодарен директору Филиала ИФП СО РАН «КТИ ПМ» -кандидату технических наук Федоринину Виктору Николаевичу — за всестороннюю поддержку и внимание к работе.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , М. Платформенный принцип' проектирования СБИС и ПЛИС Текст. Ч. 2. / М. Бадин, Д. Воронков // Электронные компоненты. 2008. — № 2.
  2. , А. Ф. Современные зарубежные тепловизионные приборы Текст. / А. Ф. Белозеров, В. М. Иванов // Оптический журнал. 2003. — № Ю. -С. 62−71.
  3. , Ю. С. Алгоритмы цифровой* обработки ИК-изображений без калибровки по геометрическому шуму Текст. / Ю: С. Бехтин, А. А. Баранцев // Прикладная физика. 2008. — № 1. — С. 110−113.
  4. , П. А. Приемные устройства ИК-систем Текст. / П. А. Богомолов, В. И. Сидоров, И. Ф. Усольцев- под ред. В. И. Сидорова. М.: Радио и связь, 1987. — 208 с.: ил.
  5. , К. О. Определение дефектных элементов матричных тепловизионных приемников в процедуре двухточечной коррекции Текст. / К. О. Болтарь, Р. В. Грачев, В. В. Полунеев // Прикладная физика. 2009. -№ 109(1).-С. 42−45.
  6. , К. О. Тепловизор на основе «смотрящей» матрицы из CdHgTe формата 128×128 Текст. / К. О. Болтарь, Л. А. Бовина, Л. Д. Саганов, В. И. Стафеев // Прикладная физика. 1999. — № 2. — С. 50−54.
  7. , Ю. Модуль цифровой обработки ИК-изображений с матричных фотоприемных устройств Текст. / Ю. Борисов, А. Грошев // Компоненты и технологии: 2002. — № 2. — С. 29−30.
  8. , Д. С. Коррекция геометрического шума МФПУ с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов передаточных характеристик матрицы" полиномом Т-го порядка Текст. / Д. С. Брондз, Е. Н. Харитонова // Журнал радиоэлектроники. 2008. — № 11.
  9. , И. С. Деградационные явления в фотодиодах на основе СсП^Те Текст. / И. С. Вирт//Физика.- 1998.-№ 11.-Т. 41.-С. 117−120.
  10. , Р. В. Калибровка параметров тепловизионной матрицы для двухточечной коррекции в блоке электронной обработки на базе микроконтроллера МС-24 Текст. / Р. В. Грачев // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. -2008. Вып. 3. — С. 148−156.
  11. , А. Н. Функции многих переменных и нейронные сети Текст. / А. Н. Горбань // Соросовский образовательный журнал. 1998. — № 12. — С. 105−112.
  12. Гринченко, Л: Я. Современное состояние ишерспективы инфракрасной фотоэлектроники Текст. / Л. Я. Гринченко, В. П. Пономаренко // Прикладная физика. 2009. — № 2. — С. 57−63.
  13. , М. В. Цифровой сигнальный процессор тепловизионного канала на базе процессора Л1879ВМ1 (NN46403) Текст. / М. В. Груздев // Компоненты и технологии. 2000. — № 8.
  14. , Р. И. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики Текст. / Р. И. Грушвицкий, А. X. Мурсаев, Е. П. Угрюмов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.
  15. , А. А. Многоканальная система цифровой обработки для теплови-зионных систем наблюдения Текст. / А. А. Зорин, И. И. Разумова // Прикладная физика. 2005. — № 2. — С. 93−96.
  16. Инфракрасные объективы тепловизионных приборов и лазерные средства измерения их параметров Текст. / В'. П. Иванов [и др.] // Прикладная физика. 2005. — № 2. — С. 91−93.
  17. , И. И. Исследование шума сигнала фотоэлементов матричных фотоприемников в различных температурных режимах Текст. / И. И. Кремис // Наукоемкие технологии. 2010. — № 2. — Т. 11. — С. 59−70.
  18. , И. И: Обзор’отечественных модулей-цифровой обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона Текст. / И. И. Кремис // Прикладная физика. 2010. — № 6. — С. 109−119.
  19. , И. И. Результаты исследования чувствительности фотоэлементов матричных КРТ фотоприемников в различных температурных режимах Текст. / И. И. Кремис // Прикладная физика. 2010. — № 4. — С. 91−99.
  20. , И. И. Способ обработки сигналов фотоприемника и устройство для его осуществления Текст. / И. И. Кремис. Положительное решение от 27.01.2011 г. на выдачу патента РФ по заявке № 2 009 147 879.
  21. , И. И. Способы и принципы построения алгоритмов ЦОС многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе микросхемы программируемой логики Текст. / И. И. Кремис, Ю. Ф. Однолько // Прикладная физика. 2008. — № 3 — С. 101−111.
  22. Мирошников, М. М: Теоретические основы оптико-электронных приборов^ Текст.: учеб. пособие для вузов / М. М. Мирошников. Л.: Машиностроение, 1977. — 600 с.
  23. , В. Н. Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона Текст. / В. Н. Овсюк, Г. Л. Курышев, Ю. Г. Сидоров. Новосибирск: Наука, 2001.-376 с.
  24. , В. А. Иконический подход к решению проблемы коррекции неоднородностей чувствительности многоэлементных МФПУ в сканирующих тепловизорах Текст. / В. А. Павлова // Оптический журнал. — 1997. № 2. — Т. 64.
  25. , А. А. Преимущества использования сопроцессоров на базе ПЛИС FPGA в системах цифровой обработки сигналов Текст. / А. А. Перекрест // Электроника: наука, технология, бизнес. 2006. — № 6. — С. 110−113.
  26. , У. Цифровая обработка изображений Текст. / У. Прэтт- пер. с англ. Т. 2. — М.: Мир, 1982. — 480 с.
  27. , И. В. Применение нейропроцессора JI1879BMI для цифровой обработки сигналов РЛС обзора Земной поверхности Текст. / И. В. Сахно,
  28. A. В. Харченко' // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2004. -№ 5−6.
  29. , А. И. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов Текст. / А. И. Солонина, Д. А. Улахович- Л. А. Яковлев. СПб.: БХВ-Петербург, 20 021 — 464 с.
  30. , В. Н. Блок электронной обработки сигналов матричного фотоприемного устройства Текст. / В. Н. Соляков, М. В. Кортиков // Прикладная физика. 2009 г — №'2. — С. 102−104.
  31. , В. Н. Метод коррекции неоднородности многоэлементных фотоприемных устройств по сигналам сцены Текст. / В. Н. Соляков, С. И. Жегалов // Прикладная физика. 2008. — № 1. — С. 60−70.
  32. , В. Н: Перспективная система обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК-диапазона на основе сигнальных контроллеров серии «мультикор» Текст. / В: Н. Соляков, А. С. Медведев // Прикладная физика. 2005. — № 2. — С. 85−90.
  33. , В. В. Инфракрасные системы смотрящего типа Текст. /
  34. B. В. Тарасов, Ю. Г. Якушенков. М.: Логос, 2004. — 444 с.150
  35. Тепловизионная камера на основе неохлаждаемых микроболометрических ФПУ Текст. / А. М. Филачев, В. П. Пономаренко, И. И. Таубкин,
  36. B. Д. Бочков // Прикладная физика. 2003. — № 2. — С. 102−106.
  37. Тепловизор на основе «смотрящей» матрицы из СсШ^Те формата 128×128 Текст. / К. О. Болтарь, Л. А. Бовина, Л. Д. Сатинов, В. И. Стафеев // Прикладная физика. 1999. — № 2. — С. 50−54.
  38. Тепловизор на основе «смотрящей» матрицы из СсЮ, 20, 8Те формата 128×128 Текст. / К. О. Болтарь, Л. А. Бовина, И. С. Гибин, В. М. Малеев // Прикладная физика. 1999. — № 2.
  39. , О. В. Методика расчета температурной чувствительности космических тепловизионных систем при работе по неоднородному полю теплового излучения Текст. / О. В. Тымкул, В. М. Тымкул // Исследование Земли из космоса. 1997. — № 6. — С. 20−24.
  40. , В. М. Методика расчета чувствительности пирометра при воздействии помех неоднородного фона Текст. / В. М. Тымкул, Д. С. Шелковой // Изв. вузов. Приборостроение. 2009. — № 1. — Т. 52. — С. 78−82.
  41. , В. М. Оптико-электронные приборы и системы. Теория и методы энергетического расчета Текст.: учеб. пособие / В. М. Тымкул, Л. В. Тымкул. Новосибирск: СГГА, 2005. — 215 с.
  42. , Б. Адаптивная обработка сигналов Текст. / Б. Уиидроу, С. Стирнз- пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989.
  43. , Ю. Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов Текст.: учеб. для студентов вузов / Ю. Г. Якушенков. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Логос, 1999. — 480 с.
  44. Адаптивная медианная фильтрация Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.controlstyle.ru/articles/science/text/amf.
  45. Время электроники Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru. — Новостной и аналитический портал «Время электроники».
  46. Группа предприятий «Ангстрем» Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.angstrem.ru.
  47. Инструментальные системы Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.insys.ru. — ЗАО Инструментальные системы.
  48. Микроконтроллеры и DSP Электронный, ресурс. — Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2192. Новостной' и. аналитический портал «Время электроники».
  49. Модуль «МСТ 1500/1300″ фирмы „FLIR“ Электронныйресурс. Режим доступа: http://www.FLIR.com/uploadedFiles/Eurasia/MMC/Cores/CC0007EN.pdf.
  50. Модуль „Mini-Core HRC“ фирмы „FLIR“ Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.FLn^.com/uploadedFiles/Eurasia/MMC/Cores/CC0012EN.pdf.
  51. Музей нейрокомпьютеров Электронный ресурс. — Режим доступа: http://dearshurik.chat.ru.
  52. Нейрокомпьютеры.- архитектура и реализация Электронный ресурс. -Режим доступа: http://www.citforum.ru/hardware/neurocomp. Море (!)• аналитической информации.
  53. НПК „Технологический центр“ МИЭТ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.asic.ru. Сайт отдела интегральных микросхем (ГУ НПК „Технологический центр“ МИЭТ).
  54. НПП „Цифровые решения“ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.dsol.ru.
  55. НТЦ „Модуль“ Электронный ресурс. — Режим доступа: www.module.ru.
  56. Однокристальная реализация алгоритма БПФ на ПЛИС фирмы Xilinx Электронный ресурс. Режим доступа: http://wvm.compitech.ni/htmr.cgi/arhiv/0004/stat52.htm. — Статьи по электронным компонентам.
  57. Пример: нормальное (Гауссово) распределение MathCAD 12 руководство Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.radiomaster.ru/cad/mcl2/glava12/index04.php.
  58. Сайт ЗАО „Гранит-ВТ“ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.granit-vt.ru/dspboards.shtml.
  59. Сайт фирмы „А1М“ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.aim-ir.com.
  60. Сайт фирмы „Altera“ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.altera.com.
  61. Сайт фирмы „Analog-Devices“ Электронныйгресурс. — Режим доступа: http://www.analog.com.
  62. Сайт фирмы „DRS Technologies“ Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.drs.com.
  63. Сайт фирмы „FLIR“ Электронный, ресурс. Режим доступа: http://www.FLIR.com.
  64. Цифровая обработка изображений Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.sibsauktf.ru/courses/fulleren/g3 .htm.
  65. Цифровая фильтрация Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ccas.ru/DCM/Chichag/2FILTER/H2VC.htm.
  66. Школа схемотехнического проектирования устройств обработки сигналов. Занятие 7. Реализация вычислительных устройств на ПЛИС Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.kit-e.ru/articles/circuit/20 010 174.php. -Компоненты и технологии.
  67. Электронные информационно-вычислительные'системы Электронный ресурс. Режим доступа: http://multicore.ru. — НПЦ „Элвис“. — Отечественные DSP процессоры Мультикор.
  68. F., Krozievitz V., Schroter W. //Appi: Phys. Lett. 1990. — V. 57. -P. 2989:-2991.
  69. Cheung Lizzie. Computer simulation of spatial nonuniformity correction in a staring sensor Text. / Cheung Lizzie, Dereniak Eustase L., Perry David L. // Proc. of SP1E. 1988. — V. 972.
  70. European- Patent. P2005−17 5547A, МПК H04N5/335, H04N9/07, H04N5/335. FLAW CORRECTION CIRCUIT Text. / Hirai Yuichi- Canon KK. -№ JP2005175547 (A) — priority date 12.05.03- publication 06.30:05.
  71. Perry David L. Linear theory of non-uniformity correction in infrared5 staring sensors Text. / Peny David L., Dereniak Eustase L. // Optical engineering. 1993. -V. 32. — № 8. — P. 1854−1859:
  72. Radiff Bradley M. Algorithm for radiometrically-accurate nonuniformity correction with arbitrary scene motion Text. / Radiff Bradley M., Hayat Majeed M., Tyo J. Scott. // Proc. of SPIE. 2003. — V. 5076.
  73. S. C. // Semicoind Sci. arid Technol. 1993. — V. 8. — P. 443−446.
  74. Torres Sergio N. Adaptive Scene-Based Non-Unifonnity Correction Method for Infrared-Focal Plane Arrays Text. / Sergio N., Vera Esteban M., Reeves Rodrigo A., Sobarzo Sergio K. // Ibid.
  75. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР НА ОСНОВЕ ФПУ ФОРМАТОМ 384×288 ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВА ФГУП „НПО“ ОРИОН», РОССИЯ
  76. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР НА ОСНОВЕ ФПУ ФОРМАТОМ 320×256 ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВА ИФП СО РАН, РОССИЯ
  77. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ ПРИБОР НА ОСНОВЕ ФПУ ФОРМАТОМ 320×256 ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВА «СОФРАДИР», ФРАНЦИЯ
  78. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ МОДУЛЬ «PYTHON» НА ОСНОВЕ КРТ, ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ «А1М», ГЕРМАНИЯ
  79. Технические характеристики:1. формат ФПУ: 1024×256 элементов-2. спектральный диапазон: от 0,9 до 2,5 мкм-3. рабочая температура ФПУ 150 К-4. мощность потребления холодильника: 30 Вт-5. максимальная частота кадров ФПУ: 250 Гц.
  80. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ МОДУЛЬ «VIPER» НА ОСНОВЕ КРТ, ПРОИЗВОДСТВА КОМПАНИИ «АЮ», ГЕРМАНИЯда
  81. ПРОГРАММА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТВП
  82. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И РАСЧЕТ ПОРОГОВОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТВП ПРИ РАБОТЕ ПО УСРЕДНЕННОМУ ПОЛЮ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СЦЕНЫ
  83. Тф := 293 -температура фона, К
  84. Тоб := 243. 333 -температура объекта, К5кадра := 320−256 -общая площадь изображения, пикселей
  85. Боб := 100−100 -площадь объекта, пикселей
  86. Бф := 5кадра — Боб -площадь фона, пикселей1. Бф = 7.192 х Ю4
  87. Средняя температура сцены наблюдения составляет, К:
  88. Тф-Бф + Тоб-Б об Тсртоб •= --1. Ькадра1. Тсртоб =286 896 287.019 287.141 287.263 287.385а := 25−10 4-линейные размеры элемента фотоприеыникахм1. Ь := 25-Ю-4
  89. Кэ := 0.16 -коэффициент использования приемником излученияэталонного источника:= 30 -заднее фокусное расстояние объективаприбора, ммт := 700−10"^ -время накопления ИК-сигнала фотоприемником, сек
  90. АГ := —Д£ = 714.286 -ширина полосы электрических частотсхемы включения приемника излучения, Гц
  91. С2 := 1.418−10-вторая постоянная планка, мкм х К
  92. АО := 1.91 -площадь входного зрачка объектива тепловизора, см2И
  93. Б := 6−10 -удельная обнаружительная способность чувствительного элемента, (см х Гц035)/Вт
  94. XI := 7.7 -нижняя граница спектральной чувствительности, мкм
  95. Х2 := 9.6 -верхняя граница спектральной чувствительности, мкм4
  96. С1 := 3.74−10 -первая постоянная планка, (мкм4 х Вт)/см2тО := 0.7 -спектральный коэффициент пропускания оптической системы
  97. Бср := 0.9 -среднее значение относительной спектральной чувствительности в диапазоне от 7,7 до 9,6 мкма := а = 8.333 х Ю-5 £-мгновенные углы поля зрения ТВП3 = 8.333×10″ 5
  98. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТВП ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕОДНОРОДНОГО ПОЛЯ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
  99. Пороговая температурная чувствительность ТВП при воздействии неоднородного поля теплового излучения составляет, К:
  100. ДТф := 0. 20 -дисперсия изменения температуры фона, К
  101. ТфО := 243 Тф2 := 333 -границы диапазона темпер фона, К
  102. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СОЭС3 1vlvds1. CI1. C8Igndlvds 0 1Mgnd lvds0 1m1. R1N-dJ5 ik1. R2gnd"lvds1. R38 2K3 3v lvds1. RIN+ /1. XP11. Up ribdgnddgnd12V1. RIN+1. RIN1. DO1.>sdasdl53047 9 101.dgnd1. CI3 3vd0 1mc2- dgnd1.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!