CN117146990B - 一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统，其方法，包括以下步骤，获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间，以及获取外触发信号的外触发时间周期；获取非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；根据单位时间和非稳定图像帧数在外触发时间周期中标定出起始驱动时间点；从所述起始驱动时间点开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将最后一帧图像作为有效图像且输出。本发明可以使非制冷红外探测器输出高质量的红外图像，另外，在外触发信号的帧率随机变化的情况下，保证第一帧图像与外触发信号相对位置关系准确的延时。
Description
技术领域
本发明涉及红外探测领域，具体涉及一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统。
背景技术
由于非制冷探测器自身设计限制，驱动探测器时序为低帧频时，探测器性能会大大降低，甚至于探测器指标都无法达到基本指标。在实验中发现，非制冷探测器在非低帧频驱动模式下，前几帧图像数据并非是探测器性能最佳的状态。现有常规低帧频外触发的驱动方法为：输入一个外触发信号，逻辑进行检测，然后驱动探测器输出一帧图像数据。但由于此方法每次驱动探测器的时间间隔太久，导致探测器输出的每帧图像都不是处在最佳工作状态下输出的图像。
现有另一种低帧频外触发的驱动方法为：(1)系统上电后，图像探测器开始曝光并采集图像；(2)图像探测器将采集到的图像逐帧输出至图像暂存器中，图像传输帧频为2nfps；图像处理芯片采用抽帧的方式从图像暂存器中读取图像信息；其中，抽帧方式具体为：a)第1帧图像存入图像暂存器中，图像处理芯片不做处理；b)在第2帧至第n帧图像存入图像暂存器的过程中，图像处理芯片从图像暂存器中读取第1帧图像；c)第n+1帧图像存入图像暂存器中，图像处理芯片不做处理；d)在第n+2帧至第2n帧图像存入图像暂存器的过程中，图像处理芯片从图像暂存器中读取第n+1帧图像；(3)图像处理芯片将读取的图像进行并串转换后输出。该方法通过设置图像暂存器，先将图像探测器输出的图像信息进行逐帧缓存，然后再由图像处理芯片进行抽帧读取。具体工作流程为：探测器工作频率为25MHz，当系统曝光时间小于50ms时，帧频采用18f/s，当第一帧图像输出探测器时，将其存入SRAM，第2～9帧输出时FPGA不予处理，但是在这段时间将第一帧图像从SRAM读出；当第10帧图像输出探测器时，将其存入SRAM，第11～18帧输出时FPGA不予处理，但是在这段时间将第10帧图像从SRAM读出，图像从SRAM读出的速率为2.5MHz，并串转换后，输出速率为25Mbps，满足应用要求。当系统曝光时间大于50ms时，帧频会根据曝光时间降低，但是缓存思路和上面的分析一致。然而在抽帧的方式中，当外触发频率改变时，第一帧图像与外触发信号相对位置关系不能保证准确的延时。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统，以解决输出图像质量差且延时不准确的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，包括以下步骤，
S1,获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取外触发信号的外触发时间周期T；
S2,对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；
S3,根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t；
S4,从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统。
一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统，包括以下模块，
时间获取模块,其用于获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取外触发信号的外触发时间周期T；
连续触发测试模块,其用于对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；
驱动标定模块,其用于根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t；
间歇性连续触发模块,其用于从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种存储介质。
一种存储介质，包括存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种计算机。
一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
本发明的有益效果是：在本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统中，非制冷红外探测器间歇性连续采集图像，在一次连续采集图像的过程中，跨越了外触发信号的两个外触发时间周期T，在当前外触发时间周期T的起始驱动时间点t0到当前外触发时间周期T的终点时刻之间的这段时间内采集N帧非稳定图像，以使在下一外触发时间周期T到来时采集的1帧图像为稳定图像；因而，可以保证外触发信号在每一外触发时间周期T到来时刻采集的1帧图像为稳定图像；将在当前外触发时间周期T的起始驱动时间点t0到该周期的终点时刻之间的这段时间内采集的N帧非稳定图像被抛掉，保留下一外触发时间周期T到来时采集的1帧稳定图像并，从而可以使非制冷红外探测器输出高质量的红外图像，且图像无需缓存资源占用率低；另外，若在外触发信号的帧率随机变化的情况下，因每次都会以检测到的第一个触发信号为起始重新计算外触发时间周期T，并得到新的M，所以第一帧图像与外触发信号相对位置关系能保证准确的延时。
附图说明
图1为本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法的流程图图；
图2为现有技术与本发明在低帧频外触发过程中信号波形对比图；
图3为本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，包括以下步骤S1-S4：
S1,获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取外触发信号的外触发时间周期T。
其中，非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t是非制冷红外探测器产生一帧图像所需的最短时间，其由非制冷红外探测器本身的特性决定。
另外，获取所述外触发时间周期T的过程为：以所述外触发信号的当前外触发沿触发计数器开始计数，当逻辑检测到所述外触发信号的下一个外触发沿到来时，将所述计数器复位，得到所述外触发信号的外触发时间周期T；具体的，所述外触发沿为所述外触发信号的上升沿或下降沿。
S2,对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N。
所述S2具体为，初始化所述非制冷红外探测器，以使所述非制冷红外探测器处于待驱动状态；连续触发探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出图像，形成图像序列；从所述图像序列中识别出非稳定图像与稳定图像之间的分界，并根据所述分界统计出非稳定图像帧数N，具体的，N＝8；也就是说，非制冷探测器在第8帧图像之后均为稳定图像。对于不同类型的非制冷探测器，N的数值会有所不同，该数值可以根据实际实验测得。
S3,根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t。
所述S3具体为，根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N，计算出所述非制冷红外探测器在所述外触发时间周期T内输出非稳定图像的非稳定图像输出时间其中， 也为所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔；在所述外触发时间周期T的起始时刻触发计数器开始计数，直至计数器的计数值达到M，此时时刻即为所述起始驱动时间点t0；其中，/>M也称为所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的起始时刻之间的时间间隔。
S4,从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出。
图2为现有技术与本发明在低帧频外触发过程中信号波形对比图；如图2所示，低帧频下驱动非制冷红外探测器的现有常规操作是，当外触发信号上升沿到来时(本实施例为上升沿，其他实施例还可以为下降沿)，给出一帧的探测器驱动信号，然后静默等待下一个外触发信号上升沿的到来，这种方式会导致非制冷红外探测器刚被驱动，还未到达最优的工作性能，驱动又停止较长时间，致使输出的红外图像质量较差。
为使得非制冷红外探测器始终以高性能进行工作，需要持续给出探测器驱动信号，即进行非制冷红外探测器的连续触发，本发明针对低帧频外触发执行以下方法：
将已知非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以外触发信号的上升沿触发计数器开始计数；
逻辑检测到外触发信号的下一个外触发上升沿到来时，将计数器复位，得到外触发信号的外触发时间周期T；
经多次实验测得，非制冷红外探测器在第8帧图像之后均为稳定图像；
为使得非制冷红外探测器在外触发信号上升沿到来的时候，输出稳定图像，即保证非制冷红外探测器在外触发信号上升沿到来的时候，对非制冷红外探测器给出第9帧的驱动信号。通过计算可得到在所述外触发时间周期T中驱动制冷红外探测器开始输出图像的起始驱动时间点t0，该起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的起始时刻之间的时间间隔记为M，即
当外触发信号上升沿到来的时候，计时数开始计数，经过时间间隔M即通过新的低帧频触发信号连续驱动探测器输出第9帧图像，将前8帧图像均抛掉，以最后一帧(第9帧)作为有效图像输出；
本发明若在外触发帧率随机变化的情况下，每次都会以检测到的第一个低帧频触发信号为起始重新计算外触发时间周期T，并得到新的时间间隔M，以保证第一帧图像与外触发信号相对位置关系具有准确的延时。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统。
如图3所示，一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统，包括以下模块，
时间获取模块,其用于获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取外触发信号的外触发时间周期T；
连续触发测试模块,其用于对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；
驱动标定模块,其用于根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t；
间歇性连续触发模块,其用于从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出。
本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统中各模块的具体功能参见本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法的歌具体步骤，在此不再赘述。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种存储介质。
一种存储介质，包括存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
基于上述一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，本发明还提供一种计算机。
一种计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
在本发明一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法及系统中，非制冷红外探测器间歇性连续采集图像，在一次连续采集图像的过程中，跨越了外触发信号的两个外触发时间周期T，在当前外触发时间周期T的起始驱动时间点t0到当前外触发时间周期T的终点时刻之间的这段时间内采集N帧非稳定图像，以使在下一外触发时间周期T到来时采集的1帧图像为稳定图像；因而，可以保证外触发信号在每一外触发时间周期T到来时刻采集的1帧图像为稳定图像；将在当前外触发时间周期T的起始驱动时间点t0到该周期的终点时刻之间的这段时间内采集的N帧非稳定图像被抛掉，保留下一外触发时间周期T到来时采集的1帧稳定图像并，从而可以使非制冷红外探测器输出高质量的红外图像，且图像无需缓存资源占用率低；另外，若在外触发信号的帧率随机变化的情况下，因每次都会以检测到的第一个触发信号为起始重新计算外触发时间周期T，并得到新的M，所以第一帧图像与外触发信号相对位置关系能保证准确的延时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1,获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取低帧频的外触发信号的外触发时间周期T；
S2,对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；
S3,根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t；
S4,从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出；
所述S2具体为，
初始化所述非制冷红外探测器，以使所述非制冷红外探测器处于待驱动状态；
连续触发探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出图像，形成图像序列；
从所述图像序列中识别出非稳定图像与稳定图像之间的分界，并根据所述分界统计出非稳定图像帧数N。
2.根据权利要求1所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，其特征在于：在所述S1中，获取所述外触发时间周期T的过程为，
以所述外触发信号的当前外触发沿触发计数器开始计数，当逻辑检测到所述外触发信号的下一个外触发沿到来时，将所述计数器复位，得到所述外触发信号的外触发时间周期T。
3.根据权利要求2所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，其特征在于：所述外触发沿为所述外触发信号的上升沿或下降沿。
4.根据权利要求1所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，其特征在于：在所述S2中，所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N＝8。
5.根据权利要求1所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法，其特征在于：所述S3具体为，
根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N，计算出所述非制冷红外探测器在所述外触发时间周期T内输出非稳定图像的非稳定图像输出时间其中，/>
在所述外触发时间周期T的起始时刻触发计数器开始计数，直至计数器的计数值达到M，此时时刻即为所述起始驱动时间点t0；其中，MM为所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的起始时刻之间的时间间隔。
6.一种基于非制冷红外探测器的低帧频外触发系统，其特征在于：包括以下模块，
时间获取模块,其用于获取非制冷红外探测器产生一帧图像所需的单位时间t，以及获取外触发信号的外触发时间周期T；
连续触发测试模块,其用于对所述非制冷红外探测器进行连续触发测试，以获取所述非制冷红外探测器输出稳定图像之前的非稳定图像帧数N；
驱动标定模块,其用于根据所述单位时间t和所述非稳定图像帧数N,在所述外触发时间周期T中标定出起始驱动时间点t0；其中，所述起始驱动时间点t0与所述外触发时间周期T的终点时刻之间的时间间隔为N*t；
间歇性连续触发模块,其用于从所述起始驱动时间点t0开始,连续触发N+1个探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出N+1帧图像，并将所述非制冷红外探测器连续输出的N+1帧图像中的最后一帧图像作为有效图像且输出；
所述连续触发测试模块具体用于，
初始化所述非制冷红外探测器，以使所述非制冷红外探测器处于待驱动状态；
连续触发探测器驱动信号，以驱动所述非制冷红外探测器连续输出图像，形成图像序列；
从所述图像序列中识别出非稳定图像与稳定图像之间的分界，并根据所述分界统计出非稳定图像帧数N。
7.一种存储介质，其特征在于：包括存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至5任一项所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
8.一种计算机，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的基于非制冷红外探测器的低帧频外触发方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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