CN104316200A - 一种单反式红外热像仪及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单反式红外热像仪及其成像方法，所述红外热像仪包括外壳，安装在外壳前盖的镜头组件，安装在外壳后盖的显示组件，以及安装在外壳内的机芯组件和蓄电池，所述机芯组件主要包括机芯、以及与机芯相连的录像板，所述录像板进一步与存储器相连；所述机芯包括FPGA芯片，以及与FPGA芯片相连的红外探测器、存储单元、电源转换单元和调零挡片，调零挡片打开时用于阻挡红外长波射入红外探测器；所述显示组件包括显示屏和用于驱动显示屏的驱动板，所述蓄电池分别为机芯、录像板和显示屏供电。上述单反式红外热像仪及其成像方法具有成像图像清晰度高、实时图像录取和存储、防护等级高等特点。

Description

一种单反式红外热像仪及成像方法
技术领域
本发明涉及一种单反式红外热像仪及成像方法，属于光电技术领域。
背景技术
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。目前的红外热像仪因为结构、成像处理技术等原因主要存在探测识别具体短、
图像清晰度低，不具有JPEG图像存储、录像功能，防护等级低等缺陷。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种单反式红外热像仪及成像方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种单反式红外热像仪及成像方法，具有成像图像清晰度高、实时图像录取和存储、防护等级高等特点。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种单反式红外热像仪，包括外壳，安装在外壳前盖的镜头组件，安装在外壳后盖的显示组件，以及安装在外壳内的机芯组件和蓄电池，所述机芯组件主要包括机芯、以及与机芯相连的录像板，所述录像板进一步与存储器相连；所述机芯包括FPGA芯片，以及与FPGA芯片相连的红外探测器、存储单元、电源转换单元和调零挡片，调零挡片打开时用于阻挡红外长波射入红外探测器的焦平面；所述显示组件包括显示屏和用于驱动显示屏的驱动板，所述蓄电池分别为机芯、录像板和显示屏供电。
作为优选，所述机芯的FPGA芯片采用型号为EP4CE75系列的FPGA芯片。
作为优选，所述存储单元包括DDR和FLASH，其中DDR用于存储FPGA芯片运行的相关程序指令，FLASH用于存储FPGA芯片接收到的相关处理数据。
作为优选，所述机芯电源转换单元将蓄电池的5V/8V电压转换为1.5V、1.8V和3.3V等电压，分别为机芯内的各个元器件供电。
作为优选，所述录像板具体采用型号为BS-MK1的录像板，与录像板相连的存储器具体采用SD卡。
作为优选，所述显示组件进一步包括一固定板，通过固定板将驱动板固定在显示屏上，所述显示屏采用3.5寸LCD显示屏。
作为优选，所述镜头组件包括镜头，以及用于将镜头固定在外壳前盖上的镜头罩。其中，所述镜头采用通透率为1.0、直径为50mm（F/1.0、50mm）的大镜头。
作为优选，所述外壳前盖的两侧外表面上进一步粘贴有硅胶片，既可以增加用户手感，又可以增加摩擦力，防止滑落。
上述单反式红外热像仪的成像方法，包括如下步骤：
步骤1：被测目标的红外光从镜头射入，经过镜头滤光后，射出8-14微米的红外长波；
步骤2：红外长波到达机芯前端面的红外探测器，红外探测器将入射的光信号转换为数字电信号，并发送给FPGA芯片，FPGA芯片通过温差原理成像调整摄取到的图像数据，并将数字图像信号转换为模拟图像信号后，同时发送给驱动板和录像板；
步骤3：驱动板驱动显示屏将镜头拍摄到的图像显示出来，录像板将图像信号保存在SD卡内；
步骤4：当用户通过显示屏发现图像清晰度不高时，手动调节镜头焦距，直至显示屏把最清晰的图像显示出来；当红外探测器出现零点漂移现象时，FPGA芯片发出指令控制调零挡片，使挡片遮挡在红外探测器的光入射方向，阻止红外波长射入，FPGA芯片对数据进行调零，使成像图像更清晰均匀的通过显示屏显示出来。
与现有技术相比，上述单反式红外热像仪及其成像方法具有如下优点：
1、通过录相板可以将所成像的图片随时保存起来，以便对监控的画面进行有效的分析和处理，即全实时图像存储、录像；
2、直径为50mm的大镜头提高了对人对物的探测识别距离，手动调焦使图像更加清晰；
3、通过外壳前盖和前盖将元器件密封起来，达到IP防水要求，且外壳握手处包覆硅胶片，手感好、防滑、外观新颖，操作简单；
4、通过调零挡片的设置和调零步骤，可以使成像图像更清晰均匀。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为本实施例的单反式红外热像仪的结构爆炸图； 
图2为本实施例的机芯组件模块框图； 
图3为本实施例的FPGA芯片与DDR连接原理图；
图4为本实施例的FPGA芯片与FLASH连接原理图。
具体实施方式
如图1-2所示，一种单反式红外热像仪，包括外壳，安装在外壳前盖11的镜头组件，安装在外壳后盖12的显示组件，以及安装在外壳内的机芯组件和蓄电池2，所述机芯组件主要包括机芯3、以及与机芯3相连的录像板4，所述录像板4进一步与存储器5相连；所述机芯3包括FPGA芯片31，以及与FPGA芯片31相连的红外探测器32、存储单元、电源转换单元33和调零挡片34，调零挡片打开时用于阻挡红外长波射入红外探测器32， 所述显示组件包括显示屏62和用于驱动显示屏62的驱动板61，所述显示组件进一步包括一固定板63，通过固定板63将驱动板61固定在显示屏上，所述显示屏62采用3.5寸LCD显示屏，显示屏62上进一步贴有透明PC膜，用于保护显示屏。所述蓄电池2分别为机芯3、录像板4和显示屏62供电。
如图3-4所示，所述存储单元包括DDR35和FLASH36，其中DDR35用于存储FPGA芯片31运行的相关程序指令，FLASH36用于存储FPGA芯片31接收到的相关处理数据。在本实施例中，所述机芯的FPGA芯片采用型号为EP4CE75_F484的FPGA芯片，DDR35型号为MT46H8M32LF/LG，FLASH36型号为MX25L25635EZNI-12G。所述机芯电源转换单元33将蓄电池2的5V/8V电压转换为1.5V、1.8V和3.3V等电压，分别为机芯内的各个元器件供电。
在本实施例中，所述录像板4具体采用型号为BS-MK1的录像板，与录像板4相连的存储器5具体采用SD卡。所述镜头组件包括镜头71，以及用于将镜头71固定在外壳前盖上的镜头罩72。其中，所述镜头71具体采用型号为K508A,通透率为1.0、直径为50mm（K508A、F/1.0、50mm）的大镜头。为增加用户手感，以及增加摩擦力，防止滑落。所述外壳前盖11的两侧外表面上进一步粘贴有硅胶片13。
上述单反式红外热像仪的成像方法，包括如下步骤：
步骤1：被测目标的红外光从镜头71射入，经过镜头71滤光后，射出8-14微米的红外长波；
步骤2：红外长波到达机芯前端面的红外探测器32，红外探测器32将入射的光信号转换为数字电信号，并发送给FPGA芯片31，FPGA芯片31通过温差原理成像调整摄取到的图像数据，并将数字图像信号转换为模拟图像信号后，同时发送给驱动板61和录像板4；
步骤3：驱动板61驱动显示屏62将镜71拍摄到的图像显示出来，录像板4将图像信号保存在SD卡5内；
步骤4：当用户通过显示屏62发现图像清晰度不高时，手动调节镜头71焦距，直至显示屏62把最清晰的图像显示出来；当红外探测器32出现零点漂移现象时，FPGA芯片31发出指令控制调零挡片34，使挡片遮挡在红外探测器32的光入射方向，阻止红外波长射入，FPGA芯片31对数据进行调零，使成像图像更清晰均匀的通过显示屏显示出来。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种单反式红外热像仪，其特征在于：包括外壳，安装在外壳前盖的镜头组件，安装在外壳后盖的显示组件，以及安装在外壳内的机芯组件和蓄电池，所述机芯组件主要包括机芯、以及与机芯相连的录像板，所述录像板进一步与存储器相连；所述机芯包括FPGA芯片，以及与FPGA芯片相连的红外探测器、存储单元、电源转换单元和调零挡片，调零挡片打开时用于阻挡红外长波射入红外探测器；所述显示组件包括显示屏和用于驱动显示屏的驱动板，所述蓄电池分别为机芯、录像板和显示屏供电。
2.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述机芯的FPGA芯片采用型号为EP4CE75系列的FPGA芯片。
3.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述存储单元包括DDR和FLASH，其中DDR用于存储FPGA芯片运行的相关程序指令，FLASH用于存储FPGA芯片接收到的相关处理数据。
4.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述机芯电源转换单元用于将蓄电池的5V/8V电压转换为1.5V、1.8V和3.3V电压，分别为机芯内的各个元器件供电。
5.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述录像板具体采用型号为BS-MK1的录像板，与录像板相连的存储器具体采用SD卡。
6.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述显示组件进一步包括一固定板，通过固定板将驱动板固定在显示屏上，所述显示屏采用3.5寸LCD显示屏。
7.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述镜头组件包括镜头，以及用于将镜头固定在外壳前盖上的镜头罩，其中，所述镜头采用通透率为1.0、直径为50mm的大镜头。
8.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪，其特征在于：所述外壳前盖的两侧外表面上进一步粘贴有硅胶片。
9.如权利要求1所述的一种单反式红外热像仪的成像方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：被测目标的红外光从镜头射入，经过镜头滤光后，射出8-14微米的红外长波；
步骤2：红外长波到达机芯前端面的红外探测器，红外探测器将入射的光信号转换为数字电信号，并发送给FPGA芯片，FPGA芯片通过温差原理成像调整摄取到的图像数据，并将数字图像信号转换为模拟图像信号后，同时发送给驱动板和录像板；
步骤3：驱动板驱动显示屏将镜头拍摄到的图像显示出来，录像板将图像信号保存在SD卡内；
步骤4：当用户通过显示屏发现图像清晰度不高时，手动调节镜头焦距，直至显示屏把最清晰的图像显示出来；当红外探测器出现零点漂移现象时，FPGA芯片发出指令控制调零挡片，使挡片遮挡在红外探测器的光入射方向，阻止红外波长射入，FPGA芯片对数据进行调零，使成像图像更清晰均匀的通过显示屏显示出来。
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