摘要：该文在研究摄像机成像技术的基础上，结合物体发热会产生红外光的特性，研究了一种红外热成像摄像机的实现方式。根据红外热成像摄像机的应用，可以分为两类：一类红外热成像测温仪器，第二类红外热成像安防监控摄像机。

　　关键词：摄像机 红外线 发热物体 DSP 模数转换

　　中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-01

　　1 背景

　　红外热成像测温仪与目前市场上应用的温度计的区别是温度计是点测温，只能得到点的温度，而红外热成像测温仪则是面阵测温，可以得到二维面阵中所有像素点的实时温度。红外热成像仪器的应用主要应用于故障检测之类的应用，应用于电力行业进行高压线的故障检测，应用于建筑行业屋顶管道的检测，应用于能源行业气体泄漏点的监测，应用于自动化机械行业高速转动装置的故障检测；应用于医疗行业，用于人体病变部位检测。

　　2 实现原理

　　红外热成像测温仪的架构如图1所示。

　　FPGA负责采集配置探测器并采集探测器的灰度值，并进行非均匀校正和细节增强等算法处理；FPGA把原始raw数据和处理后的数据通过数字接口传输给DSP，原始raw数据用于DSP的测温算法，把每个像素点的灰度数据转换成相应的温度数据，叠加在FPGA传输给DSP的处理后的YUV数据上面进行图像和温度的叠加显示。

　　红外热成像摄像机的架构如图2所示。

　　FPGA负责采集配置探测器并采集探测器的灰度值，并进行非均匀校正和细节增强等算法处理；FPGA把处理后的数据通过数字接口传输给视频芯片，输出视频信号。

　　3 关键技术

　　3.1 光学系统

　　项目的设计中，红外光学镜头共有3种。我们可以根据产品的应用环境选择使用手调镜头、消热差镜头还是电动镜头。然后根据成像距离选择镜头的焦距。第一种手调镜头，焦距为11?mm、15?mm、28?mm、40?mm、75?mm，这类镜头适合手持仪器使用。第二类镜头，为消热差镜头，焦距为11?mm、15?mm、28?mm、40?mm、75?mm、100?mm和150?mm。这类镜头一旦成像距离调试好后，进行螺纹紧固，不再进行焦距调整。成像效果不会受到镜片的发热而产生变化。此类镜头适合安防实时监控。第三类镜头为电动镜头，焦距为50?mm、75?mm、100?mm和150?mm，这类镜头适合远距离实时监测使用，客户在后端进行变焦成像。

　　3.2 电学系统

　　电路系统的设计分为模拟部分和数字部分。模拟部分为AD电路和DA电路。AD电路把探测器的模拟视频信号转成数字信号给FPGA进行后续处理。DA电路根据FPGA给出的数字量产生探测器相应的电压信号，控制探测器的电压以及探测器的上电顺序，以及控制TEC对探测器的温度进行控制的。数字部分以FPGA为主芯片，外围有SRAM、FLASH、视频芯片辅助FPGA进行数字图像处理。

　　3.3 结构和机械系统

　　根据电路板的尺寸设计合适的外部结构，该结构需要考虑探测器的散热问题，以及红外挡片的的尺寸以及安放位置。

　　3.4 非均匀校正方式

　　非均匀校正方式分为挡片校正和无挡片校正。挡片校正目前在市场上仍占据主体地位，它校正后的图像均匀性比较好，画面干净，噪声较少。无挡片校正，是事先出厂前把各个温度段的数据校正好，然后存储起来。应用时再根据各个温度段把事先校正好的数据读出来，把读出来的数据利用二次曲线拟合出新的校正参数，用新的参数参与校正，而且上一帧校正好的数据参与下次校正过程中的计算，如此不断的迭代，最终达到图像均匀的效果。但是该方法的均匀性没有挡片的效果好。

　　4 结语

　　随着红外热成像技术的成熟，以及DSP芯片的运算性能、图像智能分析识别算法的发展，红外热成像测温仪和红外热成像摄像机逐步走向智能化、业务化，使满足各行各业的特定业务需求。因此红外热成像技术发展前景巨大，值得大家深入研究。

　　参考文献

　　[1] 蔡毅，汤锦亚。对红外热成像技术发展的几点看法[J].红外技术，2000（2）。