RU98311U1 - ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS - Google Patents

ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS Download PDF

Info

Publication number
RU98311U1
RU98311U1 RU2010116724/09U RU2010116724U RU98311U1 RU 98311 U1 RU98311 U1 RU 98311U1 RU 2010116724/09 U RU2010116724/09 U RU 2010116724/09U RU 2010116724 U RU2010116724 U RU 2010116724U RU 98311 U1 RU98311 U1 RU 98311U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
modules
power supply
buses
signal processing
Prior art date
Application number
RU2010116724/09U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Иванович Кремис
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН)
Priority to RU2010116724/09U priority Critical patent/RU98311U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU98311U1 publication Critical patent/RU98311U1/en

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

1. Электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров, содержащая модуль предварительной обработки сигналов и модуль цифровой обработки сигналов, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена модулем источника питания, причем указанные модули выполнены на отдельных платах и сгруппированы в наборы в соответствии с их функциональным назначением, набор модулей обработки сигналов в составе модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов, набор модулей электрического питания в составе модуля источника питания, в каждом модуле выполнен микроконтроллер или микропроцессор, посредством которых осуществлена сквозная связь всех модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, в наборе модулей обработки сигналов между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализованы цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса в виде стандартного потока. ! 2. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что кроме наборов модулей обработки сигналов и электрического питания дополнительно содержит набор модулей управления исполнительными системами тепловизора, в каждом модуле выполнен микроконтроллер, посредством последнего осуществлена сквозная связь модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений пит 1. An electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers, comprising a signal pre-processing module and a digital signal processing module, characterized in that it is additionally equipped with a power supply module, said modules being made on separate boards and grouped into sets according to their functional purpose, a set of signal processing modules as part of a signal preprocessing module and a digital signal processing module, a set of electric power modules As part of the power supply module, each module is equipped with a microcontroller or microprocessor, through which all modules are end-to-end through the TWI interface, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, the voltage is traced with the end-to-end coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, in the set of signal processing modules between the signal preprocessing module and the digital signal processing module signal chains - control, data transmission and addresses in the form of a standard stream. ! 2. The electronic system according to claim 1, characterized in that in addition to the sets of signal processing and electric power supply modules, it additionally contains a set of control modules for the thermal imager executive systems, a microcontroller is made in each module, through the latter, the modules are end-to-end via TWI interface, in accordance with the functional the availability of the modules to them from the power supply module, the voltage tracing was performed

Description

Полезная модель относится к регистрирующей в инфракрасном (ИК) диапазоне излучения технике, в частности, к системам визуализации ИК изображений, и может быть использована в тепловизорах, предназначенных для визуального наблюдения тепловых изображений различных объектов посредством бесконтактной оптико-цифровой регистрации собственного и отраженного теплового излучения и отображения теплового портрета в блоке визуализации.The invention relates to a technique that registers in the infrared (IR) range of radiation, in particular, infrared image visualization systems, and can be used in thermal imagers designed for visual observation of thermal images of various objects by means of non-contact optical-digital registration of intrinsic and reflected thermal radiation and display thermal portrait in the visualization unit.

Известна электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров (патент РФ №2066057 на изобретение, МПК: 6 H04N 5/33), выполненная в следующем составе. Оптико-механического блока с источниками первого и второго опорных излучений, оптически связанного с матричным фотоприемником. Узла предварительной обработки сигнала, вход которого электрически связан с матричным фотоприемником. Узла выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов матричного фотоприемника, содержащего синхрогенератор тактовых импульсов, электрически связанный с матричным фотоприемником, и адресного счетчика, с входом которого связан синхрогенератор. Узла формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента матричного фотоприемника, выполненного в составе блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), реверсивного счетчика, сумматора, компаратора и шины с нулевым напряжением. При этом многоразрядный вход блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала электрически связан с узлом выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов матричного фотоприемника, а его многоразрядный выход - с многоразрядным входом реверсивного счетчика и ЦАП. Многоразрядный выход реверсивного счетчика подключен к многоразрядному входу ЦАП и многоразрядному выходу блока оперативной памяти для хранения кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала. Выход ЦАП подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом узла предварительной обработки сигнала. Выход сумматора соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к шине с нулевым напряжением, а выход компаратора связан со вторым входом реверсивного счетчика. В устройстве выполнен также узел формирования кода коррекции чувствительности для каждого элемента матричного фотоприемника в составе блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности, второго ЦАП, второго реверсивного счетчика, усилителя, второго компаратора и источника опорного напряжения. При этом многоразрядный вход блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности электрически связан с узлом выборки адреса и синхронизации считывания сигналов с элементов матричного фотоприемника, а его многоразрядный выход - с многоразрядным входом второго реверсивного счетчика и второго ЦАП. Многоразрядный выход второго реверсивного счетчика подключен к многоразрядному входу второго ЦАП и многоразрядному выходу блока оперативной памяти для хранения кода коррекции чувствительности. Выход второго ЦАП подключен к одному из входов усилителя, второй вход которого соединен с выходом сумматора узла формирования кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала. Выход усилителя соединен с одним из входов второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход второго компаратора связан со вторым входом второго реверсивного счетчика. Выход усилителя предназначен для съема обработанных сигналов матричного фотоприемника. Узел предварительной обработки сигнала выполнен с возможностью осуществления усиления, интегрирования, фильтрации, выборки смещения. Усилитель выполнен с функцией регулирования коэффициента передачи.Known electronic imaging system for infrared images for matrix thermal imagers (RF patent No. 2066057 for the invention, IPC: 6 H04N 5/33), made in the following composition. Optical-mechanical unit with sources of the first and second reference radiation, optically coupled to a matrix photodetector. The signal preprocessing unit, the input of which is electrically connected to the matrix photodetector. A node for sampling the address and synchronizing the reading of signals from elements of the matrix photodetector containing a clock synchronizer electrically connected to the matrix photodetector, and an address counter with an input connected to a sync generator. A node for generating a code for compensating the background signal and signal drift for each photosensitive element of the matrix photodetector made as part of a random access memory block for storing the code for compensating the background signal and signal drift, a digital-to-analog converter (DAC), a reversible counter, an adder, a comparator, and a bus with zero voltage. At the same time, the multi-bit input of the RAM block for storing the compensation code for the background signal and signal drift is electrically connected to the node for selecting the address and synchronizing the reading of signals from the elements of the matrix photodetector, and its multi-bit output is connected to the multi-bit input of the reverse counter and DAC. The multi-bit output of the reversible counter is connected to the multi-bit input of the DAC and the multi-bit output of the RAM block to store the code for compensating the background signal and signal drift. The DAC output is connected to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected to the output of the signal preprocessing unit. The output of the adder is connected to one of the inputs of the comparator, the second input of which is connected to the bus with zero voltage, and the output of the comparator is connected to the second input of the reversible counter. The device also has a node for generating a sensitivity correction code for each element of the matrix photodetector as part of a random access memory block for storing the sensitivity correction code, second DAC, second reverse counter, amplifier, second comparator, and reference voltage source. In this case, the multi-bit input of the random access memory block for storing the sensitivity correction code is electrically connected to the node for selecting the address and synchronizing the reading of signals from the elements of the matrix photodetector, and its multi-bit output is connected to the multi-bit input of the second reversible counter and the second DAC. The multi-bit output of the second reversible counter is connected to the multi-bit input of the second DAC and the multi-bit output of the RAM block for storing the sensitivity correction code. The output of the second DAC is connected to one of the inputs of the amplifier, the second input of which is connected to the output of the adder of the formation unit of the compensation code for the background signal and signal drift. The output of the amplifier is connected to one of the inputs of the second comparator, the second input of which is connected to a reference voltage source, and the output of the second comparator is connected to the second input of the second reversible counter. The amplifier output is designed to pick up the processed signals of the matrix photodetector. The signal preprocessing unit is configured to amplify, integrate, filter, and bias samples. The amplifier is made with the function of regulating the transmission coefficient.

К недостаткам известной системы относится, во-первых, недостаточно высокая надежность, во-вторых, ограничение возможностей использования системы в отношении ассортимента тепловизоров, недостаточная унификация, в-третьих, высокая удельная трудоемкость при эксплуатации. Причины недостатков заключаются в следующем.The disadvantages of the known system include, firstly, insufficiently high reliability, secondly, the limitation of the possibilities of using the system in relation to the range of thermal imagers, insufficient unification, and thirdly, the high specific labor intensity during operation. The reasons for the shortcomings are as follows.

Системе свойственна узость функциональных возможностей и незначительная пропускная способность при обработке сигналов. Вычислительные действия при формировании кода компенсации фонового сигнала и дрейфа сигнала для каждого фоточувствительного элемента матричного фотоприемника и формировании кода коррекции чувствительности для каждого фоточувствительного элемента матричного фотоприемника осуществляются на основе применения аналоговых элементов, что в силу ограничения полосы пропускания ЦАП и АЦП существенно сужает возможные функции. Кроме того, система не позволяет реализовать возможность искусственного восстановления сигналов с дефектных элементов, что является одной из важнейших особенностей обработки сигналов матричного фотоприемника. Системе свойственна значительность массы и габаритов. Более того, каждый узел системы имеет индивидуальные узлы формирования напряжений питания из общего напряжения питания системы, что не только увеличивает ее массу и габариты, но и увеличивает выделение тепла в окружающую среду, обеспечивает дополнительные ограничения на применение системы в конструкции тепловизионного прибора. Эта особенность также приводит к повышению общего энергопотребления системы в целом.The system is characterized by a narrow functionality and low bandwidth in signal processing. Computational actions when generating a compensation code for the background signal and signal drift for each photosensitive element of the matrix photodetector and generating a sensitivity correction code for each photosensitive element of the matrix photodetector are carried out based on the use of analog elements, which, due to the limited bandwidth of the DAC and ADC, significantly reduces the possible functions. In addition, the system does not allow to realize the possibility of artificial restoration of signals from defective elements, which is one of the most important features of signal processing of a matrix photodetector. The system is characterized by the significance of mass and dimensions. Moreover, each node of the system has individual nodes of the formation of supply voltages from the total supply voltage of the system, which not only increases its mass and dimensions, but also increases the release of heat into the environment, provides additional restrictions on the use of the system in the construction of a thermal imaging device. This feature also leads to an increase in the overall energy consumption of the system as a whole.

Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, - электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров (И.И.Кремис, Ю.Ф.Однолько. Унифицированная система обработки сигналов многоэлементного фотоприемного устройства ИК - диапазона на основе микросхемы программируемой логики типа FPGA // Прикладная физика, 2007, №4, с.с.133-140), содержащая модуль предварительной обработки сигналов и модуль цифровой обработки сигналов. Модуль предварительной обработки сигналов содержит усилитель, АЦП, схему, обеспечивающую необходимые для работы фотоприемника сигналы, - формирующую сигналы управления коммутатором фотоприемника и обеспечивающую требуемые напряжения питания и смещения фотоприемника. Модуль цифровой обработки сигналов содержит микроконтроллер, ПЛИС, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Обмен данными модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов происходит посредством схемы подготовки данных, обеспечивающей передачу цифровых потоков в заданном формате.A known technical solution, chosen as the closest analogue, is an electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers (I.I. Kremis, Yu.F. Only. Unified signal processing system of a multi-element infrared photodetector based on a FPGA / programmable logic chip / Applied Physics, 2007, No. 4, pp. 133-140), containing a signal preprocessing module and a digital signal processing module. The signal preprocessing module contains an amplifier, ADC, a circuit that provides the signals necessary for the operation of the photodetector, which generates control signals of the photodetector switch and provides the required supply voltage and photodetector bias. The digital signal processing module contains a microcontroller, FPGA, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), digital-to-analog converter (DAC). The data exchange of the signal preprocessing module and the digital signal processing module occurs through a data preparation circuit that provides the transmission of digital streams in a given format.

К недостаткам приведенного ближайшего аналога относится, во-первых, недостаточно высокая надежность, во-вторых, ограничение возможностей использования системы в отношении ассортимента тепловизоров, недостаточная унификация, в-третьих, высокая удельная трудоемкость при эксплуатации. Причины недостатков заключаются в следующем.The disadvantages of the nearest analogue include, firstly, insufficiently high reliability, secondly, the limitation of the possibilities of using the system in relation to the range of thermal imagers, insufficient unification, and thirdly, high specific labor intensity during operation. The reasons for the shortcomings are as follows.

Системе свойственна индивидуализация функциональных узлов, в частности, индивидуализация напряжения питания модулей системы, интерфейсов передачи данных между модулями системы, отсутствие единой системы контроля и управления модулями. Построение системы, выполнено строго исходя из размера фотоприемника, выбранного из ряда перспективных, имеющего формат выходного сигнала с минимальным количеством пикселов на кадр. При применении других фотоприемников с другим количеством фотоэлементов существует необходимость добавления дополнительных плат с необходимыми ресурсами. В связи с этим системе свойственно не только недостаточность унификации, но также сниженная надежность и повышенная удельная трудоемкость при ее эксплуатации.The system is characterized by the individualization of functional units, in particular, the individualization of the supply voltage of the system modules, data transfer interfaces between the system modules, the absence of a unified control and management system for the modules. The system was built strictly on the basis of the size of a photodetector selected from a number of promising ones, having an output signal format with a minimum number of pixels per frame. When using other photodetectors with a different number of photocells, there is a need to add additional boards with the necessary resources. In this regard, the system is characterized not only by the lack of unification, but also reduced reliability and increased specific labor intensity during its operation.

Техническим результатом полезной модели является:The technical result of the utility model is:

- повышение надежности;- increased reliability;

- расширение возможностей использования системы в отношении ассортимента тепловизоров, повышение унификации;- expanding the possibilities of using the system in relation to the range of thermal imagers, increasing unification;

- снижение удельной трудоемкости при эксплуатации электронной системы.- reduction of specific labor intensity during operation of the electronic system.

Технический результат достигают тем, что в электронной системе визуализации инфракрасного излучения для матричных тепловизоров, содержащей модуль предварительной обработки сигналов и модуль цифровой обработки сигналов, дополнительно снабженной модулем источника питания, причем указанные модули выполнены на отдельных платах и сгруппированы в наборы в соответствии с их функциональным назначением, набор модулей обработки сигналов в составе модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов, набор модулей электрического питания в составе модуля источника питания, в каждом модуле выполнен микроконтроллер или микропроцессор, посредством которых осуществлена сквозная связь всех модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, в наборе модулей обработки сигналов между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализованы цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса в виде стандартного потока.The technical result is achieved in that in an electronic infrared visualization system for matrix thermal imagers, comprising a signal pre-processing module and a digital signal processing module, additionally equipped with a power supply module, said modules being made on separate boards and grouped into sets according to their functional purpose , a set of signal processing modules as part of a signal preprocessing module and a digital signal processing module, a set of modules electrical power as part of the power supply module, in each module there is a microcontroller or microprocessor, through which all modules are end-to-end through the TWI interface, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, voltage tracing is performed with the end-to-end coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits in the set of signal processing modules between the signal preprocessing module and the digital signal processing module the channels are implemented signal chains - control, data transmission and addresses in the form of a standard stream.

В электронной системе кроме наборов модулей обработки сигналов и электрического питания дополнительно содержит набор модулей управления исполнительными системами тепловизора, в каждом модуле выполнен микроконтроллер, посредством последнего осуществлена сквозная связь модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания.In the electronic system, in addition to the sets of signal processing and electric power supply modules, it additionally contains a set of control modules for thermal imager executive systems, a microcontroller is made in each module, through the latter, the modules are end-to-end via TWI interface, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, tracing is performed supply voltages with end-to-end coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent supply circuits.

В электронной системе кроме наборов модулей обработки сигналов и электрического питания дополнительно содержит набор модулей управления исполнительными системами тепловизора, выполненный в составе модуля управления оптической системой и модуля управления сканированием, в каждом модуле выполнен микроконтроллер, посредством которых осуществлена сквозная связь модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, в наборе модулей управления исполнительными системами между модулем управления оптической системой и модулем управления сканированием реализованы цепи сигналов - шины управления, передачи данных и адреса.In the electronic system, in addition to the sets of signal processing and power supply modules, it additionally contains a set of control modules for thermal imager executive systems, made as part of the optical system control module and scanning control module, a microcontroller is made in each module, through which the modules are end-to-end via TWI interface, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, a trace of the supply voltage with through the coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, in the set of control modules for executive systems between the optical system control module and the scan control module, signal chains are implemented - control buses, data transmission and addresses.

В электронной системе в наборе модулей обработки сигналов в составе модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов и наборе модулей электрического питания в составе модуля источника питания микроконтроллер выполнен в модуле предварительной обработки сигналов и модуле источника питания, микропроцессор выполнен в модуле цифровой обработки сигналов; в наборе модулей обработки сигналов между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализованы цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса, а именно, канал LVDS, модуль предварительной обработки сигналов снабжен двунаправленными шинами управления, передачи данных и адреса, связывающими его с матричным фотоприемником, модуль цифровой обработки сигналов снабжен шинами для вывода изображения на телевизионный монитор, также модуль цифровой обработки сигналов снабжен интерфейсом управления электронной системой; в соответствии с функциональной предназначенностью модулей в наборе модулей обработки сигналов к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, а именно, последовательно от модуля источника питания к модулю цифровой обработки сигналов, от модуля цифровой обработки сигналов к модулю предварительной обработки сигналов, от модуля предварительной обработки сигналов к матричному фотоприемнику.In the electronic system, in the set of signal processing modules as part of the signal preprocessing module and digital signal processing module and the set of electric power modules as part of the power supply module, the microcontroller is made in the signal preprocessing module and the power source module, the microprocessor is made in the digital signal processing module; in the set of signal processing modules between the signal preprocessing module and the digital signal processing module, the signal chains are implemented - control, data and address transmission, namely, the LVDS channel, the signal preprocessing module is equipped with bi-directional control, data and address buses that connect it to the matrix photodetector, the digital signal processing module is equipped with buses for displaying images on a television monitor, the digital signal processing module is also equipped with a control interface electronic system; in accordance with the functional purpose of the modules in the set of signal processing modules for them from the power supply module, the voltage was traced with the through coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, namely, sequentially from the power supply module to the digital signal processing module, from the module digital signal processing to the signal preprocessing module, from the signal preprocessing module to the matrix photodetector.

В электронной системе в модуле источника питания выполнены разъемы питания исходя из группирования модулей системы в наборы в соответствии с их функциональным назначением и в количестве, равном количеству наборов модулей.In the electronic system, in the power supply module, power connectors are made based on the grouping of system modules into sets in accordance with their functional purpose and in an amount equal to the number of sets of modules.

В электронной системе модуль источника питания снабжен одним или более разъемами питания, в количестве равном количеству наборов модулей, в которые сгруппированы последние в соответствии с их функциональным назначением, исключая из указанного количества наборов модулей набор модулей электрического питания, в составе которого выполнен модуль источника питания, каждый модуль, помимо модуля источника питания, снабжен двумя разъемами питания, разъемы стандартны для всех модулей, один из разъемов конкретного модуля непосредственно подсоединен к модулю источника питания, второй разъем выполнен для трассировки питания от модуля источника питания к другим модулям данного функционального набора, также все имеющиеся в системе разъемы питания снабжены двумя контактами интерфейса TWI.In an electronic system, the power supply module is equipped with one or more power connectors, in an amount equal to the number of sets of modules into which the latter are grouped according to their functional purpose, excluding from the specified number of module sets the set of electric power modules, which includes the power supply module, each module, in addition to the power supply module, is equipped with two power connectors, connectors are standard for all modules, one of the connectors of a particular module is directly connected to union of the module power source, the second connector is configured to supply trace from the power supply module to other modules of the feature set is also available in all power supply system provided with two connectors contacts TWI interface.

В электронной системе в каждом модуле из наборов, в которые сгруппированы модули в соответствии с их функциональным назначением, не принимая во внимание набор модулей электрического питания, в составе которого выполнен модуль источника питания, сформированы источники напряжения мощностью до 0,6 Вт с суммарным рассеяние мощности до 0,1 Вт в виде тепла от элементов, формирующих источник напряжения.In the electronic system, in each module, from the sets into which the modules are grouped in accordance with their functional purpose, without taking into account the set of electric power modules, which comprise the power supply module, voltage sources with a power of up to 0.6 W with a total power dissipation are formed up to 0.1 W in the form of heat from the elements forming the voltage source.

В электронной системе подвод напряжения питания от модуля источника питания для каждого модуля, связанного с прочими модулями системы не только посредством интерфейса TWI, но и цепями сигналов - управления, передачи данных и адреса, реализован через модуль, наиболее оптимально расположенный в системе относительно источника питания, - ближайший к модулю источника питания, с учетом электромагнитной совместимости модулей друг относительно друга.In an electronic system, the supply voltage from the power supply module for each module associated with other modules of the system not only through the TWI interface, but also by the signal, control, data and address signal circuits, is implemented through the module that is most optimally located in the system relative to the power source, - closest to the power supply module, taking into account the electromagnetic compatibility of the modules relative to each other.

В электронной системе модуль цифровой обработки сигналов для подключения дополнительных модулей снабжен разъемами расширения в составе одного или нескольких однорядных разъемов, расположенных по периметру платы модуля и вплотную к краю платы, с количеством контактов разъема, соответствующим количеству сигнальных линий, обеспечивающих работоспособность подключаемых плат расширения - дополнительных модулей.In the electronic system, the digital signal processing module for connecting additional modules is equipped with expansion slots as part of one or several single-row connectors located along the perimeter of the module board and close to the edge of the board, with the number of connector pins corresponding to the number of signal lines ensuring the operability of the connected expansion cards - additional modules.

В электронной системе модуль предварительной обработки сигналов выполнен в составе микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, источника опорного напряжения, программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства, микросхемы LVDS, при этом микроконтроллер связан с источником опорного питания посредством шин и связан с программируемой логической интегральной схемой посредством двунаправленных шин, аналогово-цифровой преобразователь, связанный с матричным фотоприемником двунаправленными шинами, посредством двунаправленных шин связан с программируемой логической интегральной схемой, последняя связана двунаправленными цепями управления с мультиплексором матричного фотопремника, а также связана двунаправленными шинами с синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством и связана двунаправленными шинами с микросхемой LVDS, подготавливающей данные обмена по цепям сигналов-управления, передачи данных и адреса, а именно, по каналу LVDS, источник опорного напряжения связан цепями питания с матричным фотоприемником.In the electronic system, the signal preprocessing module is made up of a microcontroller, an analog-to-digital converter, a reference voltage source, a programmable logic integrated circuit, a synchronous dynamic random access memory, an LVDS chip, while the microcontroller is connected to the reference power source via buses and connected to a programmable logic integrated circuit via bi-directional buses, analog-to-digital converter associated with matrix photodetector By means of bi-directional buses, by means of bidirectional buses it is connected with a programmable logic integrated circuit, the latter is connected by bidirectional control circuits with a matrix photo-successor multiplexer, and it is also connected by bidirectional buses with a synchronous dynamic random-access memory and connected by bidirectional buses with an LVDS chip that prepares exchange data over signal chains - control, data and address transmission, namely, on the LVDS channel, the reference voltage source is connected by power circuits matrix photodetector.

В электронной системе модуль цифровой обработки сигналов выполнен в составе микропроцессора, программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения дефектных элементов, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции темнового фона, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения промежуточных данных, телевизионной памяти из первого синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения и второго синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, цифро-аналогового преобразователя, при этом на базе программируемой логической интегральной схемы реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной цифровой обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, на базе микропроцессора реализован узел промежуточной цифровой обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, узел исходной цифровой обработки реализован в составе арифметико-логического устройства, являющегося компонентом программируемой логической интегральной схемы, выполненного с возможностью поступления на него по цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса, а именно, каналу LVDS, цифровых данных для обработки и связанного двунаправленными шинами с контроллером памяти, также являющимся компонентом программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения дефектных элементов, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции темнового фона, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, телевизионная память в составе первого синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения и второго синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения подключена к указанному контроллеру памяти посредством индивидуальных двунаправленных шин первого и второго синхронных динамических оперативных запоминающих устройств хранения данных изображения, выполненных с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора, узел промежуточной цифровой обработки выполнен в составе непосредственно микропроцессора, связанного с указанным контроллером памяти и синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения промежуточных данных посредством общих шин адреса и данных, при этом для достижения возможности обращения программируемой логической интегральной схемы к синхронному динамическому оперативному запоминающему устройству хранения промежуточных данных и возможности обращения к нему микропроцессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных выводы микропроцессора реализованы с возможностью переключения их в третье состояние, также в узле промежуточной цифровой обработки выполнены флэш-память, связанная двунаправленными шинами с микропроцессором, и электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, связанное двунаправленными шинами с микропроцессором, узел окончательной цифровой обработки выполнен в составе последовательно связанных с указанным контроллером памяти посредством шин узла замещения дефектных элементов, телевизионного генератора, узла регулировки яркости и контраста, узла формирования служебных символов, узла цифровой фильтрации, являющихся компонентами программируемой логической интегральной схемы, причем каждый из приведенных компонентов связан с указанным контроллером памяти двунаправленными шинами, наконец, с узлом цифровой фильтрации связан шинами цифро-аналоговый преобразователь, подающий сигналы изображения для вывода на телевизионный монитор.In the electronic system, the digital signal processing module is made up of a microprocessor, a programmable logic integrated circuit, a synchronous dynamic random access memory for storing defective elements, a synchronous dynamic random access memory for storing the coefficients of the heterogeneous sensitivity of the elements, a synchronous dynamic random access memory for storing the coefficients of correction of the dark background, synchronous dynamic operational a memory device for storing intermediate data, a television memory from the first synchronous dynamic random access memory of the image data and the second synchronous dynamic random access memory of the image data, flash memory, electrically reprogrammable read only memory, digital-to-analog converter, while on the basis of a programmable logic integrated circuit implemented the initial processing node, carrying out its own image processing functions, and the final digital processing unit, which replaces defective elements, an intermediate digital processing unit, which accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them, is implemented on the basis of the microprocessor, the initial digital processing unit is implemented as part of an arithmetic-logic device, which is a programmable component logical integrated circuit configured to receive on it through a chain of signals - control, transmission d data and addresses, namely, the LVDS channel, digital data for processing and connected by bidirectional buses with a memory controller, also a component of a programmable logic integrated circuit, synchronous dynamic random access memory storage device for defective elements connected by individual bidirectional buses with the specified memory controller, synchronous dynamic random access memory storage device for the correction coefficients of the heterogeneous sensitivity of the elements associated individual bi-directional buses with the specified memory controller, synchronous dynamic random access memory storage device for correcting the dark background associated with individual bi-directional buses with the specified memory controller, television memory as part of the first synchronous dynamic random access memory image data storage and the second synchronous dynamic random access memory data storage device images connected to the specified to the memory controller by means of individual bi-directional buses of the first and second synchronous dynamic random-access memory devices for storing image data, configured to switch them with a frame rate of a television monitor, the intermediate digital processing unit is made up of a microprocessor directly connected to the specified memory controller and synchronous dynamic random-access memory intermediate data storage device via common address and data buses, etc. and to achieve the possibility of accessing the programmable logic integrated circuit to a synchronous dynamic random access memory for storing intermediate data and the possibility of accessing it by a microprocessor and programmable logic integrated circuit for writing and reading data, the microprocessor outputs are implemented with the ability to switch them to the third state, also in the intermediate node digital processing performed flash memory connected bidirectional buses with a microprocessor, and electric SKI reprogrammable read-only memory connected by bi-directional buses with a microprocessor, the final digital processing unit is made up of components sequentially connected to the indicated memory controller via the buses of the defective element replacement unit, the television generator, the brightness and contrast adjustment unit, the service symbol generation unit, the digital filtering unit, which are components of a programmable logic integrated circuit, each of these components being associated with seemed memory controller bidirectional buses finally with digital filtering assembly associated tires digital-analog converter supplying the image signals for output to a television monitor.

В электронной системе модуль источника питания выполнен в составе микроконтроллера, связанного двунаправленными шинами с преобразователем источника питания, преобразующего подаваемое по цепям питания входное напряжение в выходные напряжения, подаваемые по цепям питания от модуля источника питания к прочим модулям.In the electronic system, the power supply module is made up of a microcontroller connected by bi-directional buses to the power supply converter, which converts the input voltage supplied through the power supply circuits to the output voltages supplied through the power supply circuits from the power supply module to other modules.

В электронной системе модуль управления оптической системой выполнен в составе микроконтроллера, программируемой логической интегральной схемы, схемы управления электроприводом, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с программируемой логической интегральной схемой, которая, в свою очередь, связана со схемой управления электроприводом, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с флэш-памятью и связан другими двунаправленными шинами с электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, схема управления электроприводом снабжена двунаправленными шинами подачи сигналов к модулю управления сканированием.In the electronic system, the optical system control module is made up of a microcontroller, a programmable logic integrated circuit, an electric drive control circuit, flash memory, an electrically reprogrammable read-only memory device, a microcontroller connected by bi-directional buses to a programmable logic integrated circuit, which, in turn, is connected to the circuit electric drive control, the microcontroller is connected by bidirectional buses to flash memory and is connected by other bidirectional buses and electrically reprogrammable read only memory, the drive control circuit is provided with bidirectional signals flow to the tires scanning control module.

В электронной системе модуль управления сканированием выполнен в составе микроконтроллера, программируемой логической интегральной схемы, схемы управления приводом смещения поля обзора, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с программируемой логической интегральной схемой, которая, в свою очередь, связана со схемой управления приводом смещения поля обзора, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с флэш-памятью и связан другими двунаправленными шинами с электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, схема управления приводом смещения поля обзора снабжена двунаправленными шинами подачи сигналов к модулю управления оптической системой.In the electronic system, the scanning control module is made up of a microcontroller, a programmable logic integrated circuit, a control field bias drive, flash memory, an electrically reprogrammable read-only memory, the microcontroller is connected by bi-directional buses with a programmable logic integrated circuit, which, in turn, is connected with the control circuit of the offset field drive, the microcontroller is connected by bidirectional buses with flash memory and is connected by other unapravlennymi tires with an electrically reprogrammable read-only memory, the field of view offset drive control circuit is provided with bidirectional buses supplying signals to the control module of the optical system.

Сущность полезной модели поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.The essence of the utility model is illustrated by the following description and the accompanying figures.

На Фиг.1 приведена блок-схема электронной системы визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров, где 1 - модуль предварительной обработки сигналов; 2 - модуль цифровой обработки сигналов; 3 - модуль источника питания; 4 -микроконтроллер; 5 - микропроцессор; 6 - микроконтроллер; 7 - модуль управления оптической системой; 8 - микроконтроллер; 9 - модуль управления сканированием; 10 - микроконтроллер; 11 - матричный фотоприемник; 12 - телевизионный монитор; 13 - цепи питания; 14 - шины; 15 - канал LVDS (low-voltage differential signaling - низковольтная дифференциальная передача сигналов); 16 - интерфейс TWI (Two-Wire Interface, двухпроводной интерфейс); 17 - цепи питания; 18 - интерфейс TWI; 19 - цепи питания; 20 - интерфейс TWI; 21 - цепи питания; 22 - интерфейс TWI; 23 - цепи питания; 24 - шины; 25 - цепи питания.Figure 1 shows a block diagram of an electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers, where 1 is a signal preprocessing module; 2 - digital signal processing module; 3 - power supply module; 4 microcontroller; 5 - microprocessor; 6 - microcontroller; 7 - optical system control module; 8 - microcontroller; 9 - scanning control module; 10 - microcontroller; 11 - matrix photodetector; 12 - television monitor; 13 - power circuit; 14 - tires; 15 - channel LVDS (low-voltage differential signaling); 16 - TWI interface (Two-Wire Interface); 17 - power circuit; 18 - TWI interface; 19 - power circuit; 20 - TWI interface; 21 - power circuit; 22 - TWI interface; 23 - power circuit; 24 - tires; 25 - power circuit.

На Фиг.2 показана блок-схема модуля предварительной обработки сигналов, где 1 - модуль предварительной обработки сигналов; 6 - микроконтроллер; 13 - цепи питания; 14 - шины; 15 - канал LVDS; 16 - интерфейс TWI; 17 - цепи питания; 26 - АЦП; 27 -источник опорного напряжения; 28 - ПЛИС; 29 - SDRAM (синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство); 30 - микросхема LVDS; 31, 32, 33, 34, 35 - шины.Figure 2 shows a block diagram of a signal preprocessing module, where 1 is a signal preprocessing module; 6 - microcontroller; 13 - power circuit; 14 - tires; 15 - channel LVDS; 16 - TWI interface; 17 - power circuit; 26 - ADC; 27 - voltage reference source; 28 - FPGA; 29 - SDRAM (synchronous dynamic random access memory); 30 - LVDS chip; 31, 32, 33, 34, 35 - tires.

На Фиг.3 показана блок-схема модуля цифровой обработки сигналов, где 2 - модуль цифровой обработки сигналов; 5 - микропроцессор; 15 - канал LVDS; 16 - интерфейс TWI; 18 - интерфейс TWI; 19 - цепи питания; 36 - ПЛИС; 37 - SDRAM (синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения дефектных элементов); 38 - SDRAM (синхронное динамическое оперативно запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов); 39 - SDRAM (синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции темнового фона); 40 - SDRAM (синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения промежуточных, микропроцессор - ПЛИС, данных); 41 - SDRAM (первое синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения данных изображения); 42 - SDRAM (второе синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения данных изображения); 43 - флэш-память, 44 - EEPROM (электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство), 45 - узел замещения дефектных элементов; 46 - телевизионный генератор; 47 - узел регулировки яркости и контраста; 48 - узел формирования символов; 49 - узел цифровой фильтрации; 50 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); 51 - АЛУ (арифметико-логическое устройство); 52 - контроллер памяти; 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 - шины.Figure 3 shows a block diagram of a digital signal processing module, where 2 is a digital signal processing module; 5 - microprocessor; 15 - channel LVDS; 16 - TWI interface; 18 - TWI interface; 19 - power circuit; 36 - FPGA; 37 - SDRAM (synchronous dynamic random access memory storage device for defective items); 38 - SDRAM (synchronous dynamic random-access memory device for storing the correction coefficients of the heterogeneous sensitivity of the elements); 39 - SDRAM (synchronous dynamic random access memory storage device for the coefficients of the correction of the dark background); 40 - SDRAM (synchronous dynamic random access memory storage device intermediate, microprocessor - FPGA, data); 41 - SDRAM (first synchronous dynamic random access memory device for storing image data); 42 - SDRAM (second synchronous dynamic random access memory device for storing image data); 43 - flash memory, 44 - EEPROM (electrically reprogrammable read-only memory), 45 - defective element replacement unit; 46 - television generator; 47 - node brightness and contrast; 48 - node forming characters; 49 - digital filtering unit; 50 - digital-to-analog converter (DAC); 51 - ALU (arithmetic-logical device); 52 - memory controller; 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 - tires.

На Фиг.4 показана блок-схема модуля источника питания, где 3 - модуль источника питания; 4 - микроконтроллер; 18 - интерфейс TWI; 19 - цепи питания; 20 - интерфейс TWI; 21 - цепи питания; 25 - цепи питания; 73 - преобразователь источника питания; 74 - шины.Figure 4 shows a block diagram of a power supply module, where 3 is a power supply module; 4 - microcontroller; 18 - TWI interface; 19 - power circuit; 20 - TWI interface; 21 - power circuit; 25 - power circuit; 73 - converter power source; 74 - tires.

На Фиг.5 показана блок-схема модуля управления оптической системой, где 7 - модуль управления оптической системой; 8 - микроконтроллер; 20 - интерфейс TWI; 21 - цепи питания; 22 - интерфейс TWI; 23 - цепи питания; 24 - шины; 75 - ПЛИС; 76 схема управления электроприводом; 77 - флэш-память; 78 - EEPROM (электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство); 79, 80, 81, 82 - шины.Figure 5 shows a block diagram of an optical system control module, where 7 is an optical system control module; 8 - microcontroller; 20 - TWI interface; 21 - power circuit; 22 - TWI interface; 23 - power circuit; 24 - tires; 75 - FPGA; 76 electric drive control circuit; 77 - flash memory; 78 - EEPROM (Electrically Reprogrammable Read-Only Memory); 79, 80, 81, 82 - tires.

На Фиг.6 показана блок-схема модуля управления сканированием, где 9 - модуль управления сканированием; 10 - микроконтроллер; 22 - интерфейс TWI; 23 - цепи питания; 24 - шины; 83 - ПЛИС; 84 схема управления приводом смещения поля обзора; 85 - флэш-память; 86 - EEPROM (электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство); 87, 88, 89, 90 - шины.Figure 6 shows a block diagram of a scan control module, where 9 is a scan control module; 10 - microcontroller; 22 - TWI interface; 23 - power circuit; 24 - tires; 83 - FPGA; 84 a control circuit for shifting the field of view; 85 - flash memory; 86 - EEPROM (Electrically Reprogrammable Read-Only Memory); 87, 88, 89, 90 - tires.

Достижение технического результата в предлагаемой полезной модели осуществляется следующим образом.The achievement of the technical result in the proposed utility model is as follows.

Электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров реализована на основе функциональных модулей, выполненных отдельными платами, содержащих микроконтроллер или микропроцессор, благодаря которым модули связаны в системе посредством интерфейса TWI (Two-Wire Interface, двухпроводной интерфейс), осуществляющими управление и тестирование модулей. При этом цепи питания модулей организованы в соответствии с их функциональной предназначенностью, и модули сгруппированы по функциональной предназначенности в наборы, в каждом наборе между модулями реализованы цепи сигналов - цепи передачи данных, управления и адреса. Цепи передачи данных могут быть реализованы в виде любого оптимального для системы интерфейса, например, LVDS, или RS 422 (двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией), или любого другого, как последовательного, так и параллельного.The electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers is implemented on the basis of functional modules made by individual boards containing a microcontroller or microprocessor, thanks to which the modules are connected in the system via the TWI interface (Two-Wire Interface), which manage and test the modules. In this case, the power supply circuits of the modules are organized in accordance with their functional purpose, and the modules are grouped according to their functional purpose into sets; in each set, signal circuits are implemented between the modules — data, control and address transmission circuits. Data transmission circuits can be implemented in the form of any interface optimal for the system, for example, LVDS, or RS 422 (bidirectional serial interface for exchanging byte information), or any other, both serial and parallel.

Модули сгруппированы в следующие отдельные функциональные наборы: набор модулей обработки сигналов; набор модулей электрического питания; набор модулей управления исполнительными системами тепловизора (см. Фиг.1). Все модули в указанных наборах физически разделены и выполнены в виде отдельных плат. Каждый модуль является функционально законченным устройством, для наладки функционирования которого не требуется сборка всей системы в целом.The modules are grouped into the following separate functional sets: a set of signal processing modules; set of electrical power modules; a set of control modules for executive systems of a thermal imager (see Figure 1). All modules in these sets are physically separated and made in the form of separate boards. Each module is a functionally complete device, for the commissioning of which does not require the assembly of the entire system as a whole.

Причем конкретный функциональный модуль может быть выполнен в составе основной, или основной и дополнительной, или основной и нескольких дополнительных плат. Все напряжения питания и управления поступают на основную плату, и на основной плате располагается микроконтроллер (микропроцессор), управляющий данным модулем и связанный с другими модулями по интерфейсу TWI. Связь всех модулей приведенных наборов реализована посредством интерфейса TWI через микроконтроллеры (микропроцессоры) основных плат сквозным образом. Трассировка напряжений питания от основной платы набора модулей электрического питания выполнена со сквозным охватом всех модулей в отношении каждого набора - модулей обработки сигналов и модулей управления исполнительными системами тепловизора, с образованием взаимозависимых цепей питания. В каждом наборе модули, поскольку они выполняют в совокупности отведенные им функции, связаны взаимозависимыми цепями сигналов.Moreover, a specific functional module can be performed as part of the main, or the main and additional, or the main and several additional boards. All supply and control voltages go to the main board, and on the main board there is a microcontroller (microprocessor) that controls this module and is connected to other modules via the TWI interface. The connection of all modules of the given sets is implemented through the TWI interface through microcontrollers (microprocessors) of the main boards in an end-to-end manner. Tracing of the supply voltages from the main board of the set of electric power supply modules is performed with an end-to-end coverage of all modules with respect to each set - signal processing modules and control modules of the thermal imager executive systems, with the formation of interdependent power circuits. In each set, the modules, since they perform the functions assigned to them in the aggregate, are connected by interdependent signal chains.

В зависимости от требований, предъявляемых к конкретному тепловизору, в системе визуализации инфракрасного изображения выполняют все три вышеуказанных набора модулей (как показано на Фиг.1) или выполняют набор модулей обработки сигналов и набор модулей электрического питания. Последние два набора служат базовой совокупностью наборов модулей, необходимой и достаточной для обеспечения визуализации инфракрасного изображения тепловизора. Наличие набора модулей управления исполнительными системами тепловизора не является необходимым для обеспечения визуализации изображения, этот набор модулей может присутствовать в системе и может быть реализован в той или иной комплектации, соответствующей выполняемой задаче, на решение которой направлено использование тепловизора. Дополнительные модули служат для осуществления дополнительных функций в приборе, не являющихся необходимыми и обязательными для работы прибора, однако улучшающими технические характеристики прибора в целом и позволяющими расширить возможности прибора.Depending on the requirements for a particular thermal imager, in the infrared image visualization system, all three of the above sets of modules are performed (as shown in FIG. 1) or a set of signal processing modules and a set of electric power modules are performed. The last two sets serve as the basic set of module sets, necessary and sufficient to provide visualization of the infrared image of the thermal imager. The presence of a set of control modules for executive systems of a thermal imager is not necessary to ensure image visualization, this set of modules can be present in the system and can be implemented in one or another configuration corresponding to the task to be solved, the use of a thermal imager is aimed at solving it. Additional modules are used to perform additional functions in the device that are not necessary and mandatory for the operation of the device, but improve the technical characteristics of the device as a whole and allow expanding the capabilities of the device.

Таким образом, в базовом варианте электронная система визуализации ИК изображения для матричного тепловизора выполнена в составе набора модулей обработки сигналов, а именно, модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов, и набора модулей электрического питания, содержащего модуль источника питания, в каждом указанном модуле выполнен микроконтроллер или микропроцессор, указанные модули связаны через микроконтроллеры и микропропроцессор, имеющиеся в каждом из модулей, посредством интерфейса TWI, между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализован канал LVDS - цепи сигналов, последовательно от модуля источника питания к модулю цифровой обработки сигнала и от последнего к модулю предварительной обработки сигналов и далее к матричному тепловизору организованы цепи питания. С модуля цифровой обработки сигналов по цепям сигналов визуализированное изображение выводится на телевизионный монитор.Thus, in the basic version, the electronic infrared image visualization system for the matrix thermal imager is made up of a set of signal processing modules, namely, a signal preprocessing module and a digital signal processing module, and a set of electric power modules containing a power supply module in each specified module a microcontroller or microprocessor is made, these modules are connected through microcontrollers and a microprocessor available in each of the modules via the TWI interface, between Odulov preprocessing signals and digital signal processing module implemented LVDS channel - chain signals sequentially from the supply module to the digital signal processing and from the latter to the modulo pre-processing and further to a matrix imager arranged supply circuit. From the digital signal processing module along the signal circuits, the rendered image is displayed on a television monitor.

Модульное построение системы визуализации позволяет производить добавление любых функциональных модулей в целях соответствия требованиям, предъявляемым к конкретному тепловизору.The modular construction of the visualization system allows the addition of any functional modules in order to meet the requirements for a specific thermal imager.

В составе каждого модуля, независимо от его принадлежности к конкретному набору модулей, имеется микроконтроллер или микропроцессор, в зависимости от конкретных выполняемых функций модуля, его предназначенности. На основе микроконтроллера или микропроцессора реализуют интерфейс TWI. Указанный интерфейс используется для тестирования модулей и управления модулями центральным процессором - микропроцессором. Центральный процессор выполнен в модуле цифровой обработки сигналов.Each module, regardless of its belonging to a specific set of modules, has a microcontroller or microprocessor, depending on the specific functions performed by the module, its intended use. Based on a microcontroller or microprocessor, a TWI interface is implemented. The specified interface is used to test the modules and control the modules by the central processor - microprocessor. The central processor is made in a digital signal processing module.

Модуль цифровой обработки сигналов снабжен интерфейсами управления системой (см. Фиг.1), например, интерфейсом USB 2.0 (USB - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике), RS 232 (двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией) или другими подобными, посредством которых осуществляется управление и передача данных оператору от указанного модуля.The digital signal processing module is equipped with system control interfaces (see Figure 1), for example, USB 2.0 interface (USB is a serial data transfer interface for medium and low speed peripherals in computer technology), RS 232 (bidirectional serial interface for byte exchange information) or other similar means by which control and transmission of data to the operator from the specified module is carried out.

Разъемы питания модуля источника питания выполняют исходя из разбиения электронной системы на функциональные наборы. Здесь может быть выполнено один или более разъемов питания в соответствии с имеющимися функциональными направлениями.The power connectors of the power supply module are based on the partition of the electronic system into functional sets. Here, one or more power connectors can be made in accordance with the available functional directions.

В общем случае выполнения электронной системы визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров она содержит (Фиг.1): модуль предварительной обработки сигналов (1), модуль цифровой обработки сигналов (2), модуль источника питания (3), микроконтроллер (4) в модуле источника питания, микропроцессор (5) в модуле цифровой обработки сигналов, микроконтроллер (6) в модуле предварительной обработки сигналов. Дополнительно электронная система визуализации может быть снабжена модулем управления оптической системой (7), в составе которого выполнен микроконтроллер (8), и модулем управления сканированием (9), в составе которого выполнен микроконтроллер (10). Указанные модули выполнены в виде отдельных плат.In the General case, the implementation of an electronic system for visualizing infrared images for matrix thermal imagers, it contains (Figure 1): a module for preliminary signal processing (1), a digital signal processing module (2), a power supply module (3), a microcontroller (4) in the source module power supply, microprocessor (5) in the digital signal processing module, microcontroller (6) in the signal preprocessing module. Additionally, the electronic imaging system can be equipped with an optical system control module (7), which includes a microcontroller (8), and a scan control module (9), which includes a microcontroller (10). These modules are made in the form of separate boards.

С набором модулей обработки сигналов связаны матричный фотоприемник (11), регистрирующий ИК излучение от объекта наблюдения, - с платой модуля предварительной обработки сигналов (1) посредством цепей питания (13) и шин (14) и телевизионный монитор (12), на который выводится после цифровой обработки визуализируемое ИК изображение, - с платой модуля цифровой обработки сигналов посредством шин. Между модулем предварительной обработки сигналов (1) и модулем цифровой обработки сигналов (2) выполнен канал LVDS (15), обеспечивающий обмен данными между модулем предварительной обработки сигналов (1) и модулем цифровой обработки сигналов (2) Для сокращения количества и ширины цифровых шин формируют стандартный цифровой поток, принятый для обмена данными в рамках рассматриваемого модуля системы, что позитивно отражается на масса-габаритных показателях и показателях надежности системы в целом. Данные обмена между модулями обработки сигналов приведены к единому стандарту, который принят для конкретной системы.A matrix photodetector (11) is registered with a set of signal processing modules, which detects infrared radiation from the object being monitored, - with a signal preprocessing module board (1) via power circuits (13) and buses (14), and a television monitor (12), which displays after digital processing, the visualized IR image - with the board of the module for digital signal processing via buses. Between the signal preprocessing module (1) and the digital signal processing module (2), the LVDS channel (15) is made, which provides data exchange between the signal preprocessing module (1) and the digital signal processing module (2) To reduce the number and width of digital buses, standard digital stream adopted for data exchange within the considered module of the system, which positively affects the mass-dimensional indicators and reliability indicators of the system as a whole. The data exchange between the signal processing modules is brought to a single standard, which is adopted for a particular system.

Каждый из модулей (1), (2), (3), (7), (9) снабжен, в зависимости от выполняемой им функции, микроконтроллером или микропроцессором, что позволяет между модулями реализовать интерфейс TWI с помощью встроенных аппаратных функций (при их наличии в микросхеме) или программно (при их отсутствии). Соответственно, наличие микроконтроллера (4), (6), (8), (10) и микропроцессора (5) предназначено обеспечить управление модулями (1), (3), (7), (9) и (2), соответственно, посредством интерфейса TWI-участков интерфейса TWI (18), (16), (20), (22). Микроконтроллеры (4), (6), (8), (10) и микропроцессор (5) посредством участков интерфейса TWI (18), (16), (20), (22) связаны друг с другом сквозным образом; микроконтроллер (6) связан посредством участка интерфейса TWI (16) с микропроцессором (5), микропроцессор (5) - посредством участка интерфейса TWI (18) с микроконтроллером (4), микроконтроллер (4) - посредством участка интерфейса TWI (20) с микроконтроллером (8), последний связан посредством участка интерфейса TWI (22) с микроконтроллером (10), причем порядок в последовательной сквозной связи микроконтроллеров и микропроцессора может отличаться от приведенного. Указанный интерфейс TWI предназначен для тестирования и управления модулями системы центральным процессором - микропроцессором (5). Интерфейс TWI позволяет центральному процессору системы связать до 128 различных устройств через одну двухпроводную двунаправленную шину, в которой имеются одна линия - линия синхронизации (SCL) и вторая линия - линия данных (SDA). При этом в качестве внешних аппаратных компонентов, требуемых для реализации шины, необходимы подтягивающие к «плюсу питания» резисторы на каждой линии шины. Каждое из устройств, подключенных к шине, имеет индивидуальный адрес, процедура определения содержимого шины поддерживается протоколом TWI. Наличие интерфейса TWI обеспечивает минимизацию числа проводников между модулями, что существенно влияет в позитивном плане на масса-габаритные показатели модулей, повышение надежности, снижение удельных затрат при эксплуатации системы, достижение унификации, поскольку для обслуживания интерфейса кроме стандартных микросхем приемопередатчиков не требуется дополнительных элементов. Каждый модуль имеет два контакта интерфейса TWI на разъеме питания.Each of the modules (1), (2), (3), (7), (9) is equipped, depending on the function it performs, with a microcontroller or microprocessor, which allows TWI to be implemented between the modules using the built-in hardware functions (if presence in the chip) or software (if there is none). Accordingly, the presence of microcontroller (4), (6), (8), (10) and microprocessor (5) is intended to provide control of modules (1), (3), (7), (9) and (2), respectively, via the TWI interface portions of the TWI interface (18), (16), (20), (22). Microcontrollers (4), (6), (8), (10) and the microprocessor (5) are connected through each other via sections of the TWI interface (18), (16), (20), (22) through each other; the microcontroller (6) is connected via the TWI interface section (16) to the microprocessor (5), the microprocessor (5) via the TWI interface section (18) to the microcontroller (4), the microcontroller (4) via the TWI interface section (20) to the microcontroller (8), the latter is connected via a portion of the TWI interface (22) to the microcontroller (10), and the order in the serial through communication of the microcontrollers and the microprocessor may differ from the above. The indicated TWI interface is intended for testing and control of system modules by a central processor - microprocessor (5). The TWI interface allows the central processor of the system to connect up to 128 different devices through one two-wire bi-directional bus, in which there is one line - the synchronization line (SCL) and the second line - the data line (SDA). Moreover, as external hardware components required for the implementation of the bus, pull-up resistors on each bus line are required. Each of the devices connected to the bus has an individual address; the procedure for determining the contents of the bus is supported by the TWI protocol. The presence of the TWI interface minimizes the number of conductors between the modules, which significantly affects positively the mass and dimensions of the modules, improving reliability, reducing unit costs during operation of the system, achieving unification, since additional elements are not required for servicing the interface except for standard transceiver microcircuits. Each module has two TWI pins on the power connector.

Модуль источника питания (3) вырабатывает из напряжения питания системы, подаваемого к модулю (3) по цепи питания (25), базовые напряжения питания для всех модулей, подача которых осуществляется по цепям питания (19), (17) - цепи питания модулей (3) и (2), соответственно, и по цепям питания (21), (23) - цепи питания модулей (7) и (9), соответственно. Модуль источника питания (3) связан цепями питания (19) с модулем цифровой обработки сигналов (2), последний связан цепями питания (17) с модулем предварительной обработки сигнала (1). С другой стороны, модуль источника питания (3) связан цепями питания (21) с модулем управления оптической системой (7), который в свою очередь связан цепями питания (23) с модулем управления сканированием. Порядок выполнения связи модулей цепями питания может быть и иным: от модуля источника питания (3) к модулю предварительной обработки сигналов (1), от последнего - к модулю цифровой обработки сигналов (3); от модуля источника питания (3) к модулю управления сканированием (9), от которого - к модулю управления оптической системой (7). Для каждого модуля выбирается одно внутреннее базовое напряжение питания - наиболее оптимальное для дальнейшего преобразования, которое используется для формирования напряжений, необходимых для функционирования модуля. Дополнительно, к выработке напряжений питания каждого модуля, модуль источника питания (3) также транслирует и линии интерфейса TWI для соединения всех модулей на одной двухпроводной шине.The power supply module (3) generates from the supply voltage of the system supplied to the module (3) via the power supply circuit (25), the basic power supply voltages for all modules supplied through the power supply circuits (19), (17) - the module power supply circuit ( 3) and (2), respectively, and along the power supply circuits (21), (23) - the power supply circuits of modules (7) and (9), respectively. The power supply module (3) is connected by power circuits (19) to the digital signal processing module (2), the latter is connected by power circuits (17) to the signal preprocessing module (1). On the other hand, the power supply module (3) is connected by power circuits (21) to the optical system control module (7), which in turn is connected by power circuits (23) to the scan control module. The procedure for communicating modules with power circuits may be different: from a power supply module (3) to a signal preprocessing module (1), from the latter to a digital signal processing module (3); from the power supply module (3) to the scanning control module (9), from which to the optical system control module (7). For each module, one internal base supply voltage is selected - the most optimal for further conversion, which is used to generate the voltages necessary for the module to function. In addition to generating power voltages for each module, the power supply module (3) also transmits TWI interface lines for connecting all modules on one two-wire bus.

Дополнительные модуль управления оптической системой (7) и модуль управления сканированием (9) связаны шинами (24). Шины (24) и шины (14) (см. Фиг.1) служат шинами передачи данных, управления и адреса.The additional optical system control module (7) and the scan control module (9) are connected by buses (24). Tires (24) and tires (14) (see Figure 1) serve as data transmission, control and address buses.

Разъемы питания в отношении каждого модуля выполнены так, что любой модуль снабжен двумя разъемами питания, стандартными для всех модулей. Один из разъемов используют для подсоединения модуля к модулю источника питания (3), разъем соединяет земляные шины и шины напряжения питания, вырабатываемого модулем источника питания (3), которые необходимы для питания модулей определенного функционального набора. Второй разъем используют для трассировки питания от модуля источника питания (3) к другим модулям данного функционального набора модулей, на него подаются все напряжения, которые подаются на первый разъем. Оба разъема имеют два контакта интерфейса TWI.The power connectors for each module are designed so that any module is equipped with two power connectors, standard for all modules. One of the connectors is used to connect the module to the power supply module (3), the connector connects the ground buses and the voltage bus lines generated by the power supply module (3), which are necessary to power the modules of a certain functional set. The second connector is used to trace power from the power supply module (3) to other modules of this functional set of modules, all the voltages that are supplied to the first connector are supplied to it. Both connectors have two TWI pins.

В каждом модуле из набора модулей обработки сигналов, а также из набора модулей управления исполнительными системами (в случае наличия его в электронной системе визуализации), формируются источники напряжения (на Фиг.1-6 не показаны) мощностью до 0,6 Вт с суммарным рассеянием мощности до 0,1 Вт в виде тепла от элементов, образующих источник напряжения. Целесообразность формирования таких индивидуальных в отношении каждого модуля источников питания обусловлена следующим. Для функционирования модуля (одного, нескольких или всех) требуется обеспечить его питание, при этом может возникнуть необходимость в разных питающих напряжениях, например: 1,5 В; 2,5 В; 3,3 В; 5 В. В случае подачи питающих напряжений посредством шлейфа, соединяющего модуль источника питания и конкретный модуль, указанный шлейф будет содержать большое количество проводников, что приводит к громоздкости, неудобству укладки шлейфа в приборе, увеличению габаритов, поскольку требуется большой объем корпуса, в котором располагают систему, такой шлейф плохо сгибаем и трудно укладываем. Как следствие, это приводит к ухудшению надежности, в результате большей вероятности обрыва провода.In each module, from a set of signal processing modules, as well as from a set of control modules for executive systems (if it is present in the electronic visualization system), voltage sources (not shown in Figs. 1-6) with a power of up to 0.6 W with total dispersion are formed power up to 0.1 W in the form of heat from the elements forming the voltage source. The feasibility of forming such individual in relation to each module power supply is due to the following. For the functioning of the module (one, several or all) it is required to provide its power, while this may necessitate different supply voltages, for example: 1.5 V; 2.5 V; 3.3 V; 5 V. In the case of supplying voltage via a cable connecting the power supply module and a specific module, the specified cable will contain a large number of conductors, which leads to cumbersomeness, inconvenience of laying the cable in the device, increase the size, because it requires a large volume of the housing in which system, such a loop is poorly bent and difficult to lay. As a result, this leads to a deterioration in reliability, as a result of a greater likelihood of wire breakage.

В случае какого-либо из модулей, связанного с прочими модулями только посредством интерфейса TWI (для тестирования и передачи данных для управления модулем), при отсутствии дополнительной шины передачи данных, управления и адреса (на фигурах этот случай не показан), подвод напряжения питания для указанного модуля осуществляют непосредственно от модуля источника питания с целью исключения замкнутых контуров «земли», что предотвращает, таким образом, негативное влияние модулей друг на друга посредством земляной шины.In the case of any of the modules connected with other modules only via the TWI interface (for testing and data transmission for module control), in the absence of an additional data bus, control and address (this case is not shown in the figures), supply voltage for the specified module is carried out directly from the power supply module in order to exclude closed circuits of the "earth", which prevents, therefore, the negative influence of the modules on each other through the ground bus.

Так, при последовательном соединении нагрузок, получающих напряжение питания от одного источника питания (от источника питания получает напряжение питания первая нагрузка, к точке подключения напряжения питания к первой нагрузке подключается шина напряжения питания второй нагрузки и так далее), происходит воздействие модуляции ВЧ (высоких частот) возвратными токами последующих нагрузок на предыдущие. То есть, поскольку общая цепь «земли», по которой протекает ток питания нагрузок, характеризуется некоторым сопротивлением, то при токе потребления, даже минимальном, и при минимальном сопротивлении «земляных» шин, все равно возникает некоторое падение напряжения на указанном сопротивлении шины. В результате наличия указанного падения напряжения в отношении каждой нагрузки возникают влияющие на нее в той или иной степени помехи от остальных нагрузок. С целью максимального снижения негативного влияния нагрузок друг на друга применяется схема включения «звезда». При этом все нагрузки подключаются максимально близко к источнику напряжения питания из одной точки. Здесь будет отсутствовать участок (участки) «земляной» шины с проходящими токами, обеспечивающими падения напряжения от остальных нагрузок.So, when the loads receiving power supply from one power source are connected in series (the first load receives power supply from the power supply, the power supply bus of the second load is connected to the power supply to the first load, and so on), RF modulation (high frequencies) ) return currents of subsequent loads to previous ones. That is, since the common ground circuit, through which the load supply current flows, is characterized by some resistance, then with a consumption current, even the minimum, and with the minimum resistance of the ground buses, a certain voltage drop occurs at the indicated bus resistance. As a result of the presence of the indicated voltage drop in relation to each load, interference from other loads, influencing it to one degree or another, occurs. In order to minimize the negative impact of loads on each other, a star switching circuit is used. In this case, all loads are connected as close to the power supply source from one point. There will be no section (s) of the "earthen" bus with passing currents, providing voltage drops from other loads.

В нашем случае под нагрузками понимаются функциональные наборы модулей - набор модулей обработки и набор модулей управления исполнительными системами.In our case, loads are understood as functional sets of modules — a set of processing modules and a set of control modules for executive systems.

Кроме того, схема «звезда» исключает образование «земляных» контуров. Иначе возвратные токи могут иметь несколько путей протекания (например, к источнику питания подключена первая нагрузка, к первой нагрузке подключена вторая нагрузка, ко второй нагрузке - третья и к третьей - четвертая, которая соединена с источником, в результате на первую нагрузку влияют как нагрузки вторая, третья, четвертая, а на последнюю влияют нагрузки первая, вторая, третья и так далее); соответственно помехи от нагрузок могут существенно увеличиться.In addition, the "star" scheme eliminates the formation of "earthen" contours. Otherwise, the return currents may have several flow paths (for example, the first load is connected to the power source, the second load is connected to the first load, the third load to the second load and the fourth to the third, which is connected to the source, as a result, the first load is affected as the second load , third, fourth, and the last is affected by the loads of the first, second, third, and so on); accordingly, interference from loads can increase significantly.

В случае модуля, связанного с прочими модулями не только посредством интерфейса TWI (для тестирования и передачи данных), а и дополнительной шиной передачи данных, управления и адреса (как показано на Фиг.1), подвод напряжения питания для него может осуществляться через модуль, наиболее оптимально расположенный в системе относительно модуля источника питания. Здесь «оптимально расположенный» подразумевает модуль ближайший к модулю источника питания, с учетом электромагнитной совместимости модулей друг относительно друга. Так, например, модуль предварительной обработки сигналов (1), в составе которого присутствует высокочувствительная аналоговая схема, не рекомендуется располагать вблизи модуля источника питания (3) а, с другой стороны, модуль цифровой обработки сигналов, как менее чувствительный к помехам от модуля источника питания, может быть выбран в качестве ближайшего к модулю источника питания (3) (см. Фиг.1). Отметим, что если в модуле источника питания (3) системы используются импульсные преобразования (как в рассматриваемом здесь случае), то возникают значительные электромагнитные помехи.In the case of a module associated with other modules not only through the TWI interface (for testing and data transfer), but also with an additional data bus, control and address bus (as shown in Fig. 1), the power supply for it can be supplied through the module, most optimally located in the system relative to the power supply module. Here, “optimally positioned” means the module closest to the power supply module, taking into account the electromagnetic compatibility of the modules relative to each other. So, for example, the signal preprocessing module (1), which contains a highly sensitive analog circuit, is not recommended to be located near the power supply module (3), and, on the other hand, the digital signal processing module, as less sensitive to interference from the power supply module , can be selected as the power source (3) closest to the module (see Figure 1). Note that if pulse transformations are used in the power supply module (3) of the system (as in the case considered here), then significant electromagnetic interference occurs.

Для подключения дополнительных модулей, например, модулей (7) и (9), модуль цифровой обработки сигналов (2) снабжен разъемами расширения. При этом используют один или несколько однорядных разъемов, расположенных по периметру платы модуля (2) и вплотную к краю платы. Для переходного разъема используют разъем типа PBS1.27 с шагом выводов разъема 1,27 мм. Количество контактов разъема соответствует количеству сигнальных линий, обеспечивающих работоспособность плат расширения (дополнительных модулей), подключаемых к модулю цифровой обработки сигналов (2).To connect additional modules, for example, modules (7) and (9), the digital signal processing module (2) is equipped with expansion slots. In this case, one or several single-row connectors are used, located along the perimeter of the module board (2) and close to the edge of the board. For the adapter connector, a PBS1.27 type connector is used with a pitch of 1.27 mm connector pins. The number of connector pins corresponds to the number of signal lines ensuring the operability of expansion cards (additional modules) connected to the digital signal processing module (2).

Набор модулей обработки сигналов (см. Фиг.1) реализован в составе модуля предварительной обработки сигналов (1) (см. Фиг.2) и модуля цифровой обработки сигналов (2) (см. Фиг.3).A set of signal processing modules (see Figure 1) is implemented as part of a signal preprocessing module (1) (see Figure 2) and a digital signal processing module (2) (see Figure 3).

В частном случае выполнения системы модуль предварительной обработки сигналов (1) (см. Фиг.2) содержит микроконтроллер (6), АЦП (26), источник опорного напряжения (27), ПЛИС (28), SDRAM (29), микросхему LVDS (30). Рассматриваемый здесь модуль реализован в следующей комплектации. В качестве микроконтроллера (6) используют ATmegal28, в качестве АЦП (26) - ADS850, в качестве ПЛИС (28) - EP3C120F78017, в качестве SDRAM (29) - MT48LC16M16A2BG-75 IT, в качестве микросхемы LVDS (30) - до нескольких DS92LV18. Модуль предварительной обработки сигналов (1) может содержать взамен SDRAM (29) микросхему SRAM (статическая оперативная память) -K.6R4016C1D. Источник опорного напряжения (27) выполнен на базе микросхемы ADP3335ARM-5, REF193AR, AD8602AR.In the particular case of the system, the signal preprocessing module (1) (see Figure 2) contains a microcontroller (6), an ADC (26), a voltage reference (27), an FPGA (28), SDRAM (29), an LVDS chip ( thirty). The module considered here is implemented in the following configuration. ATmegal28 is used as microcontroller (6), ADS850 as ADC (26), EP3C120F78017 as FPGA (28), MT48LC16M16A2BG-75 IT as SDRAM (29), up to several DS92LV18 as LVDS microcircuit (30) . The signal preprocessing module (1) may contain, instead of the SDRAM (29), an SRAM chip (static random access memory) -K.6R4016C1D. The reference voltage source (27) is based on the ADP3335ARM-5, REF193AR, AD8602AR microcircuit.

Микроконтроллер (6) связан с источником опорного питания (27) посредством шин (31) и связан с ПЛИС (28) посредством двунаправленных шин (35). АЦП (26) связан с матричным фотоприемником (11) посредством двунаправленных шин (14), а также посредством двунаправленных шин (32) связан с ПЛИС (28). ПЛИС (28) связана с мультиплексором матричного фотоприемника (11) двунаправленными цепями управления мультиплексором фотоприемника (позиция на Фиг.2 не показана), а также связана посредством двунаправленных шин (33) со SDRAM (29) и посредством двунаправленных шин (34) с микросхемой LVDS (30). Цепи управления мультиплексором фотоприемника (позиция на Фиг.2 не показана) необходимы для подачи цифровых сигналов на фоточувствительную матрицу (такими цифровыми сигналами может быть тактовая частота, импульсы управления строками и кадрами, в обратную сторону, к ПЛИС (28), может поступать сигнал разрешение считывания данных). Источник опорного питания (27) связан цепями питания (13) с матричным фотоприемником (11). Под шинами здесь следует рассматривать шины управления, передачи данных и адреса.The microcontroller (6) is connected to the reference power supply (27) via buses (31) and connected to the FPGA (28) via bi-directional buses (35). The ADC (26) is connected to the matrix photodetector (11) through bidirectional buses (14), and also through bidirectional buses (32) connected to the FPGA (28). FPGA (28) is connected to the matrix photodetector multiplexer (11) by bidirectional control circuits of the photodetector multiplexer (the position in Fig. 2 is not shown), and is also connected via bidirectional buses (33) to SDRAM (29) and through bidirectional buses (34) to the microcircuit LVDS (30). The photodetector multiplexer control circuits (the position in FIG. 2 is not shown) are necessary for supplying digital signals to the photosensitive matrix (such digital signals can be a clock frequency, line and frame control pulses, in the opposite direction, to the FPGA (28), a resolution signal can be received reading data). The reference power supply (27) is connected by power circuits (13) to the matrix photodetector (11). Under the tires here should be considered control bus, data transfer and addresses.

Источник опорного напряжения (27) формирует напряжения питания и смещения фоточувствительных элементов матричного фотоприемника (11) (см. Фиг.1) необходимые для его работы. Величины напряжений смещения регулируются посредством шин (31) микроконтроллером (6) (см. Фиг.2). Также микроконтроллер (6) посредством команд по шинам (31) может управлять включением и отключением матричного фотоприемника (11), что важно при включении тепловизионного прибора, поскольку фотоприемники отдельных производителей не позволяют осуществлять подачу к ним питания, если температура кристалла фотоприемника не достигла заданной температуры охлаждения. То есть, сначала осуществляют включение всей системы прибора - всех электронных модулей прибора, и только при достижении требуемого уровня охлаждения кристалла фотоприемника происходит включение последнего.The reference voltage source (27) generates the supply voltage and the bias of the photosensitive elements of the matrix photodetector (11) (see Figure 1) necessary for its operation. The magnitude of the bias voltage is controlled by the busbar (31) by the microcontroller (6) (see Figure 2). Also, the microcontroller (6) can control the on and off of the matrix photodetector (11) through commands on the buses (31), which is important when the thermal imaging device is turned on, since photodetectors of individual manufacturers do not allow power to be supplied to them if the crystal temperature of the photodetector has not reached the set temperature cooling. That is, first turn on the entire system of the device - all the electronic modules of the device, and only when the desired level of cooling of the crystal of the photodetector is the inclusion of the latter.

Модуль (1) кроме микроконтроллера (6) содержит элементы необходимые для преобразования аналогового сигнала в цифровой, содержит схему, обеспечивающую все необходимые для функционирования фотоприемника сигналы, схему формирования сигналов управления коммутатором фотоприемника, модуль (1) также обеспечивает требуемые напряжения питания и смещения фотоприемника. Для обмена данными с модулем цифровой обработки сигналов (2) имеется схема подготовки данных, обеспечивающая передачу цифровых потоков в заданном формате.In addition to the microcontroller (6), module (1) contains the elements necessary for converting an analog signal to digital, contains a circuit that provides all the signals necessary for the functioning of the photodetector, a circuit for generating control signals of the photodetector switch, module (1) also provides the required supply voltage and photodetector bias. To exchange data with the digital signal processing module (2), there is a data preparation circuit that provides digital streams in a given format.

Для обеспечения обмена данными между модулем предварительной обработки сигналов (1) и модулем цифровой обработки сигналов (2) используют микросхемы приемопередатчиков LVDS (микросхема LVDS (30)). Указанная микросхема преобразует 18-ти разрядный параллельный двоичный код в 18-ти разрядный последовательный код канала LVDS (15). Передача в одну сторону, от передатчика к приемнику, осуществляется по двум линиям, что повышает надежность системы. Каждая микросхема DS92LV18 в составе микросхемы LVDS (30) содержит в себе один приемник и один передатчик, что обеспечивает двунаправленный обмен данными по четырем линиям. Микросхема DS92LV18 обладает полосой пропускания 2,376 Гбит/сек., что соответствует передаче в одну секунду 298 полноформатных кадров размером 576×768 элементов.To ensure data exchange between the signal preprocessing module (1) and the digital signal processing module (2), LVDS transceiver microcircuits are used (LVDS microcircuit (30)). The indicated chip converts the 18-bit parallel binary code into the 18-bit serial code of the LVDS channel (15). One-way transmission, from transmitter to receiver, is carried out along two lines, which increases the reliability of the system. Each DS92LV18 chip as part of the LVDS chip (30) contains one receiver and one transmitter, which provides bidirectional data exchange on four lines. The DS92LV18 chip has a bandwidth of 2.376 Gbit / s, which corresponds to the transfer of 298 full-frame frames of 576 × 768 elements in one second.

Для передатчика LVDS данные подготавливаются строго определенным образом независимо от формата кадра и способа формирования данных на выходе матричного фотоприемника (11). Цифровой стандарт имеет следующие назначения бит: 0-13 бит - данные, 17 - кадровый синхроимпульс, 14-16 - служебные сигналы. Стандартом регламентируется следующий порядок передачи данных. Данные передаются пачками-кадрами. Кадр соответствует массиву данных, выдаваемому с фотоприемника в модуль предварительной обработки сигналов (1). Размер кадра N×М соответствует формату фотоприемника и содержит считанную со всех фоточувствительных элементов фотоприемника информацию. N-количество строк в кадре, М-количество пикселей в строке. Начало передачи данных кадра обозначается кадровым синхроимпульсом, биты 14 и 15 обозначают формат кадра. Все данные кадра N×М передаются построчно, последовательно: строка - 1, элементы 1, 2, 3 … М, строка - 2, элементы 1, 2, 3 … М и так далее, строка - N, элементы 1, 2, 3, … М. Стандарт предполагает одинаковое исполнение передачи данных в обе стороны.For the LVDS transmitter, data is prepared in a strictly defined way, regardless of the frame format and the method of generating data at the output of the matrix photodetector (11). The digital standard has the following bit assignments: 0-13 bits - data, 17 - frame clock, 14-16 - service signals. The standard governs the following data transfer procedure. Data is transmitted in burst frames. The frame corresponds to the data array output from the photodetector to the signal preprocessing module (1). The frame size N × M corresponds to the format of the photodetector and contains information read from all photosensitive elements of the photodetector. N is the number of lines in a frame, M is the number of pixels in a line. The start of frame data transmission is indicated by a frame clock, bits 14 and 15 indicate the frame format. All data of the N × M frame is transmitted line by line, sequentially: line - 1, elements 1, 2, 3 ... M, line - 2, elements 1, 2, 3 ... M and so on, line - N, elements 1, 2, 3 , ... M. The standard assumes the same execution of data transmission in both directions.

Основное назначение модуля предварительной обработки сигналов (1) - обработка и формирование сигналов цифровой формы, подготовленных для дальнейшей цифровой обработки и получения изображения на телевизионном мониторе. Модуль предварительной обработки сигналов (1) должен обеспечить формирование питающих напряжений матричного фотоприемника (11) с возможностью их регулирования с целью достижения оптимального режима работы мультиплексора фоточувствительной матрицы; обеспечить реализацию четырехканального режима работы мультиплексора; обеспечить усиление и согласование сигнала для работы с АЦП (26); обеспечить согласование уровней цифровых сигналов матричного фотоприемника (11) и микросхемы LVDS (30). Источник опорного напряжения (27) обеспечивает напряжение питания фоточувствительной матрицы фотоприемника по цепям питания (13). АЦП (26) выполняет преобразование аналогового сигнала, поступающего по шинам (14) с матричного фотоприемника (11) в 14-ти битный код, далее код поступает посредством шин (32) на ПЛИС (28). ПЛИС (28) формирует сигналы управления для работы матричного фотоприемника (11) с возможностью его работы в 1-канальном, 2-канальном и 4-канальном режимах. SDRAM (29) предназначена для накопления массивов данных, передаваемых с ПЛИС (28) посредством шин (33), с целью проведения над ними предварительной обработки (например, при использовании микросканера, когда кадр 384×288 увеличивается до размера 768×576). С ПЛИС (28) 18-битный код используемого цифрового стандарта, в соответствии с которым подготавливаются данные для передатчика LVDS, поступает посредством шин (34) на микросхему LVDS (30), которая предназначена для формирования двунаправленного последовательного потока данных заданной структуры, обеспечивает передачу/прием данных в линию и синхронную работу с модулем цифровой обработки сигналов (2).The main purpose of the signal pre-processing module (1) is the processing and generation of digital-form signals prepared for further digital processing and image acquisition on a television monitor. The signal preprocessing module (1) must ensure the formation of supply voltages of the matrix photodetector (11) with the possibility of their regulation in order to achieve the optimal mode of operation of the photosensitive matrix multiplexer; ensure the implementation of the four-channel mode of operation of the multiplexer; provide amplification and signal matching for working with the ADC (26); ensure the matching of the digital signal levels of the matrix photodetector (11) and the LVDS microcircuit (30). The reference voltage source (27) provides the supply voltage of the photosensitive photodetector matrix via the supply circuits (13). The ADC (26) converts the analog signal received via the buses (14) from the photodetector array (11) into a 14-bit code, then the code is sent via the buses (32) to the FPGA (28). FPGA (28) generates control signals for the operation of the matrix photodetector (11) with the possibility of its operation in 1-channel, 2-channel and 4-channel modes. SDRAM (29) is designed to accumulate data arrays transmitted from FPGAs (28) via buses (33), for the purpose of conducting preliminary processing on them (for example, when using a microscanner, when a 384 × 288 frame is enlarged to 768 × 576). With FPGA (28), the 18-bit code of the digital standard used, in accordance with which the data for the LVDS transmitter is prepared, is transmitted via buses (34) to the LVDS chip (30), which is designed to form a bi-directional serial data stream of a given structure, which provides transmission / data reception in line and synchronous operation with the digital signal processing module (2).

В частном случае выполнения системы модуль цифровой обработки сигналов (2) (см. Фиг.3) содержит микропроцессор (5), ПЛИС (36), SDRAM (37)-(42), флэш-память (43), EEPROM (44), узел замещения дефектных элементов (45), телевизионный генератор (46), узел регулировки яркости и контраста (47), узел формирования символов (48), узел цифровой фильтрации (49), ЦАП (50), АЛУ (51), контроллер памяти (52). Рассматриваемый здесь модуль (3) реализован в следующей комплектации. В качестве микропроцессора (5), являющегося центральным процессором, используют процессор ADSP-BF533SBBC500, в качестве ПЛИС (36) - микросхему EP3C120F78017, в качестве SDRAM (37)-(42) - микросхемы MT48LC16M16A2BG-75 IT, в качестве флэш-памяти (43) - микросхему M25P64VME6G, в качестве EEPROM (44) - микросхему AT25256AN-10SI-2.7, в качестве узла замещения дефектных элементов (45), телевизионного генератора (46), узла регулировки яркости и контраста (47), узла формирования служебных символов (48), узла цифровой фильтрации (49), а также контроллера памяти (52) используют элементы ПЛИС (36), в качестве ЦАП (50) - AD9762ARU. Здесь имеются все ресурсы, необходимые для цифровой обработки выходного сигнала фотоприемника. Необходимые ресурсы выбраны с учетом ориентации на перспективные фотоприемники, имеющие формат выходного сигнала с максимальным количеством пикселов на кадр. Такой модуль обработки цифрового сигнала будет максимально отвечать достижению возможности унификации системы. За счет оптимального подбора элементной базы и их расположения на плате достигается максимум унификации при минимальных габаритах модуля и минимальном энергопотреблении.In the particular case of system execution, the digital signal processing module (2) (see Figure 3) contains a microprocessor (5), FPGA (36), SDRAM (37) - (42), flash memory (43), EEPROM (44) , defective element replacement unit (45), television generator (46), brightness and contrast adjustment unit (47), symbol forming unit (48), digital filtering unit (49), DAC (50), ALU (51), memory controller (52). The module (3) considered here is implemented in the following configuration. The ADSP-BF533SBBC500 processor is used as the microprocessor (5), which is the central processor, the EP3C120F78017 chip is used as the FPGA (36), the MT48LC16M16A2BG-75 IT chip is used as the SDRAM (37) (42), and the flash memory ( 43) - chip M25P64VME6G, as EEPROM (44) - chip AT25256AN-10SI-2.7, as a node for replacing defective elements (45), a television generator (46), a unit for adjusting brightness and contrast (47), a unit for generating service characters ( 48), the digital filtering unit (49), as well as the memory controller (52) use FPGA elements (36), as the DAC (50) - AD9762ARU . Here are all the resources necessary for digital processing of the output signal of the photodetector. The necessary resources are selected taking into account the orientation towards promising photodetectors having an output signal format with a maximum number of pixels per frame. Such a digital signal processing module will maximally meet the achievement of the possibility of system unification. Due to the optimal selection of the element base and their location on the board, maximum unification is achieved with minimum dimensions of the module and minimum power consumption.

Микропроцессор (5) связан посредством шин (56)с ПЛИС (36) через контроллер памяти (52), а также связан со SDRAM (40), синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения промежуточных, микропроцессор (5) - ПЛИС (36), данных. SDRAM (40) имеет общие шины адреса и данных относительно микроконтроллера (5) и ПЛИС (36), что обеспечивает возможность обращения к промежуточной памяти SDRAM (40) микропроцессора (5) и ПЛИС (36) для записи и считывания данных. Также микропроцессор (5) связан с флэш-памятью (43) и EEPROM (44) - электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, соответственно, посредством двунаправленных шин (59) и (60). С ПЛИС (36) через контроллер памяти (52) связаны SDRAM (37), синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения дефектных элементов, посредством двунаправленных шин (53), SDRAM (38), синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, посредством двунаправленных шин (54), SDRAM (39), синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения коэффициентов коррекции темнового фона, посредством двунаправленных шин (55), SDRAM (41), первое синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения данных изображения, посредством двунаправленных шин (57), SDRAM (42), второе синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство хранения данных изображения, посредством двунаправленных шин (58). С контроллером памяти (52) соединены двунаправленными шинами (61) узел замещения дефектных элементов (45), двунаправленными шинами (62) - телевизионный генератор (46), двунаправленными шинами (63) - узел регулировки яркости и контраста (47), двунаправленными шинами (64) - узел формирования символов (48), двунаправленными шинами (65) - узел цифровой фильтрации (49), двунаправленными шинами (66) - АЛУ (51). Кроме того, узел замещения дефектных элементов (45) посредством шин (67) соединен с контроллером памяти (52), а также посредством шин (68) соединен с телевизионным генератором (46). Телевизионный генератор (46) посредством шин (69) соединен с узлом регулировки яркости и контраста (47), в свою очередь, последний соединен шинами (70) с узлом формирования символов (48). Наконец, узел формирования символов (48) посредством шин (71) соединен с узлом цифровой фильтрации (49), который связан шинами (72) с ЦАП (50). ЦАП (50) соединен шинами (позиция на Фиг.3 и Фиг.1 не указана) с телевизионным монитором (12). Канал LVDS (15) связывает АЛУ (51) в составе ПЛИС (36) модуля цифровой обработки сигналов (2) с модулем предварительной обработки сигналов (1). Под шинами здесь следует рассматривать шины управления, передачи данных и адреса.The microprocessor (5) is connected via buses (56) to the FPGA (36) through a memory controller (52), and is also connected to SDRAM (40), a synchronous dynamic random access memory device for storing intermediate ones, the microprocessor (5) - FPGA (36), data . SDRAM (40) has common address and data buses relative to the microcontroller (5) and FPGA (36), which makes it possible to access the intermediate memory SDRAM (40) of microprocessor (5) and FPGA (36) for writing and reading data. The microprocessor (5) is also connected to flash memory (43) and EEPROM (44) - an electrically reprogrammable read-only memory device, respectively, via bi-directional buses (59) and (60). SDRAM (37), synchronous dynamic random access memory for storing defective items via bidirectional buses (53), SDRAM (38), synchronous dynamic random access memory for storing the coefficients of correction of the heterogeneous sensitivity of the elements are connected to the FPGA (36) through the memory controller (52), by means of bidirectional buses (54), SDRAM (39), synchronous dynamic random-access memory for storing the correction coefficients of the dark background, through bidirectional buses (55), SDRAM (41), the first synchronous Response Dynamic random access memory image data storage device, through the bidirectional bus (57), SDRAM (42), the second synchronous dynamic random access memory device storing image data through bidirectional bus (58). Bidirectional buses (61) are connected to the memory controller (52) by a node for replacing defective elements (45), bidirectional tires (62) - a television generator (46), bidirectional buses (63) - a unit for adjusting brightness and contrast (47), bidirectional buses ( 64) - node forming characters (48), bidirectional tires (65) - node digital filtering (49), bidirectional buses (66) - ALU (51). In addition, the node for replacing defective elements (45) is connected via a bus (67) to a memory controller (52), and via a bus (68) it is connected to a television generator (46). The television generator (46) is connected via buses (69) to a brightness and contrast adjustment unit (47), while the latter is connected by buses (70) to a symbol formation unit (48). Finally, the symbol forming unit (48) is connected via buses (71) to the digital filtering unit (49), which is connected by buses (72) to the DAC (50). The DAC (50) is connected by buses (the position in FIG. 3 and FIG. 1 is not indicated) with a television monitor (12). The LVDS channel (15) connects the ALU (51) as part of the FPGA (36) of the digital signal processing module (2) with the signal preprocessing module (1). Under the tires here should be considered control bus, data transfer and addresses.

В модуле цифровой обработки сигналов (2) кроме промежуточной памяти - SDRAM (40) имеется телевизионная память в составе SDRAM (41) и SDRAM (42), а также синхронные динамические оперативные запоминающие устройства - SDRAM (37), (38) и (39) в количестве, равном количеству переменных, используемых в алгоритмах обработки.In the digital signal processing module (2), in addition to the intermediate memory - SDRAM (40), there is a television memory consisting of SDRAM (41) and SDRAM (42), as well as synchronous dynamic random access memory devices - SDRAM (37), (38) and (39 ) in an amount equal to the number of variables used in the processing algorithms.

На базе ПЛИС (36) реализован узел исходной цифровой обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной цифровой обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов. На базе микропроцессора (5) реализован узел промежуточной цифровой обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки.On the basis of FPGA (36), an initial digital processing unit that implements its own image processing functions and a final digital processing unit that replaces defective elements is implemented. On the basis of microprocessor (5), an intermediate digital processing unit has been implemented that accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them.

Узел промежуточной цифровой обработки связан с узлом исходной цифровой обработки посредством промежуточной памяти SDRAM (40), предназначенной для хранения промежуточных данных.The intermediate digital processing unit is connected with the initial digital processing unit through an intermediate SDRAM (40), designed to store intermediate data.

Модуль предварительной обработки сигналов (1) связан с узлом исходной цифровой обработки. Узел исходной цифровой обработки снабжен оперативно запоминающими устройствами, подключенными к программируемой логической интегральной схеме, с индивидуальными шинами адреса и данных в указанном количестве. Микроконтроллер (5) выполнен с возможностью обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС (36). Узел исходной цифровой обработки связан с узлом окончательной цифровой обработки посредством телевизионной памяти, подключенной к ПЛИС (36). Узел окончательной цифровой обработки связан с ЦАП (50).The signal preprocessing module (1) is connected to the source of the digital processing. The initial digital processing unit is equipped with random-access memory devices connected to a programmable logic integrated circuit with individual address and data buses in the indicated quantity. The microcontroller (5) is configured to access any random access memory device connected to the FPGA (36). The initial digital processing unit is connected to the final digital processing unit via a television memory connected to the FPGA (36). The final digital processing unit is connected to the DAC (50).

Узел исходной цифровой обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, реализованный на базе ПЛИС (36), в частности, выполнен в составе АЛУ (51) ПЛИС (36). Узел исходной цифровой обработки снабжен синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения дефектных элементов - SDRAM (37), синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов - SDRAM (38) и синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения коэффициентов коррекции темнового фона - SDRAM (39). АЛУ (51) связано с указанными SDRAM (37), SDRAM (38) и SDRAM (39) через контроллер памяти (52).An initial digital processing unit that performs its own image processing functions implemented on the basis of FPGA (36), in particular, is made as a part of ALU (51) FPGA (36). The initial digital processing unit is equipped with a synchronous dynamic random access memory (SDRAM) for storing defective elements (37), an SDRAM (38) and synchronous dynamic random access memory (SDRAM) for synchronizing the dynamic sensitivity of the elements, and SDRAM (39) ) ALU (51) is connected to the indicated SDRAM (37), SDRAM (38) and SDRAM (39) through the memory controller (52).

Телевизионная память, подключенная к ПЛИС (36), выполнена в составе первого и второго синхронных динамических оперативных запоминающих устройств хранения данных изображения SDRAM (41) и SDRAM (42), соответственно, которые подключены к ПЛИС (36) посредством контроллера памяти (52). SDRAM (41) и SDRAM (42) выполнены с индивидуальными шинами адреса и данных, с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора. Указанное выполнение обеспечивает использование одного из них для записи обработанных узлом исходной цифровой обработки данных, а другого - для чтения данных и окончательной цифровой обработки.A television memory connected to the FPGA (36) is made up of the first and second synchronous dynamic random access memory devices for storing image data SDRAM (41) and SDRAM (42), respectively, which are connected to the FPGA (36) via a memory controller (52). SDRAM (41) and SDRAM (42) are made with individual address and data buses, with the possibility of switching them with a frame rate of a television monitor. The specified implementation ensures the use of one of them for recording processed by the node source digital data processing, and the other for reading data and final digital processing.

Узел промежуточной цифровой обработки, реализованный на базе микропроцессора (5), накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, выполнен в составе непосредственно микропроцессора (5), флэш-памяти (43) и EEPROM (44). Микропроцессор (5) связан с контроллером USB для доступа к персональному компьютеру (на Фиг.3 не показано). Флэш-память (43), связанная с микропроцессором (5), используется для хранения массивов коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и темнового фона с целью периодической, при необходимости, их перезаписи микропроцессором (5) в промежуточную память SDRAM (40). Электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM (44), связанное с микропроцессором (5), используется для осуществления микропроцессором (5) учета времени работы.The intermediate digital processing unit, implemented on the basis of microprocessor (5), which accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them, is made as a part of the microprocessor directly (5), flash memory (43) and EEPROM (44). The microprocessor (5) is connected to a USB controller to access a personal computer (not shown in FIG. 3). Flash memory (43) associated with the microprocessor (5) is used to store arrays of correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and a dark background for the purpose of periodically, if necessary, rewriting them by the microprocessor (5) in the intermediate SDRAM (40). The electrically reprogrammable read-only memory EEPROM (44) associated with the microprocessor (5) is used to record the operating time by the microprocessor (5).

Для достижения возможности обращения ПЛИС (36) к промежуточной памяти SDRAM (40) с общими шинами адреса и данных и возможности обращения к ней микропроцессора (5) и ПЛИС (36) для записи и считывания данных выводы микропроцессора (5) реализованы с возможностью переключения их в третье состояние.To achieve the possibility of accessing FPGAs (36) to the intermediate SDRAM (40) with common address and data buses and the possibility of accessing microprocessor (5) and FPGA (36) for writing and reading data, the microprocessor outputs (5) are implemented with the ability to switch them in the third state.

Микропроцессор (5) выполнен с возможностью обращения к любому подключенному к ПЛИС (36) синхронному динамическому оперативному запоминающему устройству: SDRAM (37), SDRAM (38) и SDRAM (39), а также SDRAM (40), посредством использования контроллера памяти (52). Подключение шин адреса и данных микропроцессора (5) к ПЛИС (36) посредством контроллера памяти (52) обеспечивает возможность обращения к любому оперативно запоминающему устройству, подключенному к ПЛИС (36).The microprocessor (5) is configured to access any synchronous dynamic random access memory connected to the FPGA (36): SDRAM (37), SDRAM (38) and SDRAM (39), as well as SDRAM (40), by using a memory controller (52 ) Connecting the address and data bus of the microprocessor (5) to the FPGA (36) through the memory controller (52) provides the ability to access any random access memory device connected to the FPGA (36).

Реализованный на базе ПЛИС (36) узел окончательной цифровой обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, выполнен в составе последовательно связанных узла замещения дефектных элементов (45), телевизионного генератора (46), узла регулировки яркости и контраста (47), узла формирования служебных символов (48), узла цифровой фильтрации (49). Элементы (47)-(49) являются составляющими ПЛИС (36). Узел замещения дефектных элементов (45) связан с телевизионной памятью, предоставляющей возможность считывания обработанных узлами исходной цифровой и промежуточной цифровой обработки данных. Узел цифровой фильтрации (49) связан с ЦАП (50).The final digital processing unit implemented on the basis of FPGA (36), which replaces defective elements, is made up of sequentially connected defective element replacement unit (45), a television generator (46), a brightness and contrast adjustment unit (47), and a service character generation unit ( 48), a digital filtering unit (49). Elements (47) - (49) are FPGA components (36). The node for replacing defective elements (45) is associated with a television memory that provides the ability to read processed by the nodes of the original digital and intermediate digital data processing. The digital filtering unit (49) is connected to the DAC (50).

Модуль предварительной обработки сигналов (1) связан с узлом исходной цифровой обработки, реализованным на базе ПЛИС (36), посредством АЛУ (51), осуществляющего алгоритмы обработки в отношении поступающих на него с модуля (1) сигналов.The signal preprocessing module (1) is connected to the initial digital processing unit, implemented on the basis of FPGA (36), by means of ALU (51), which implements processing algorithms with respect to the signals arriving at it from module (1).

В устройстве узлы исходной, промежуточной и окончательной цифровой обработки посредством контроллера памяти (52) синхронизированы с обрабатываемым потоком данных.In the device, the nodes of the initial, intermediate and final digital processing by the memory controller (52) are synchronized with the processed data stream.

Основное назначение модуля цифровой обработки сигналов (2) - обработка цифровой формы сигналов, направленная на получение изображения требуемого качества на телевизионном мониторе.The main purpose of the digital signal processing module (2) is the processing of the digital waveform, aimed at obtaining an image of the required quality on a television monitor.

Узел исходной цифровой обработки, на который подается в цифровой форме сигнал с модуля предварительной обработки сигналов (1), реализованный на базе ПЛИС (36), предназначен для выполнения алгоритмов коррекции темнового фона или коррекции неоднородной чувствительности элементов. АЛУ (51) - один из элементов, составляющих ПЛИС (36), осуществляет выполнение алгоритмов коррекции темнового фона или коррекции неоднородной чувствительности элементов. Синхронно со значением каждой адресной шины оперативно запоминающих устройств, подключенных к ПЛИС (36), - SDRAM (37), (38) и (39) считывается соответствующий массив данных. Каждому адресу памяти соответствует значение пикселя в массиве данных с матричного фотоприемника (11). В микросхемах SDRAM (37), (38) и (39) хранятся, соответственно, массивы дефектных элементов, коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности и коррекции темнового фона. Считывание данных из указанных оперативно запоминающих устройств происходит синхронно с тактами частоты опроса матричного фотоприемника (11), что позволяет за один такт частоты опроса получить для АЛУ (51) значения трех переменных для арифметических операций. Телевизионная память предназначена для записи результата арифметических операций в одно из оперативных запоминающих устройств телевизионного вывода, SDRAM (41) или SDRAM (42). Шины адреса и данных оперативных запоминающих устройств SDRAM (41) и SDRAM (42) переключаются с частотой смены кадров телевизионного монитора (12), что позволяет попеременно использовать одно из них для записи обработанных АЛУ (51) данных, а другое для чтения данных и окончательной их обработки.The initial digital processing unit, to which the signal from the signal preprocessing module (1), implemented on the basis of FPGA (36), is digitally fed, is designed to perform algorithms for correcting the dark background or correcting the inhomogeneous sensitivity of elements. ALU (51) - one of the elements that make up the FPGA (36), implements algorithms for correcting the dark background or correcting the heterogeneous sensitivity of the elements. Synchronously with the value of each address bus of random-access memory devices connected to the FPGA (36), - SDRAM (37), (38) and (39), the corresponding data array is read. Each memory address corresponds to a pixel value in the data array from a matrix photodetector (11). Arrays of defective elements, correction coefficients of inhomogeneous sensitivity and correction of dark background are stored in the SDRAM microcircuits (37), (38) and (39), respectively. Data is read from the indicated random access memory devices in synchronization with the sampling rate of the matrix photodetector (11), which allows one to obtain the values of three variables for arithmetic operations for ALU (51). The television memory is intended for recording the result of arithmetic operations in one of the operative storage devices of the television output, SDRAM (41) or SDRAM (42). The address and data buses of the SDRAM (41) and SDRAM (42) random access memory devices are switched at the frame rate of the television monitor (12), which allows one of them to be used alternately for recording processed ALU (51) data, and the other for reading data and the final their processing.

Совместно с узлом исходной цифровой обработки осуществляет свое предназначение - накопление и обработку промежуточных массивов данных узел промежуточной цифровой обработки. После выполнения обработки в АЛУ (51) результат кроме телевизионной памяти (SDRAM (41) и SDRAM (42)) записывается в промежуточную память SDRAM (40), где данный массив может накапливаться требуемое количество раз и далее обрабатываться центральным процессором - микропроцессором (5). После обработки центральный процессор - микропроцессор (5) пересылает массив данных в синхронные динамические оперативные запоминающие устройства SDRAM (37), (38) и (39). Если положить за полный цикл обработки промежуточных данных 50 кадров, то записывая в промежуточную память SDRAM (40), в первом кадре значение темнового фона, во втором кадре значение скорректированного изображения, а в 48 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (40) в оперативное запоминающее устройство SDRAM (37) обновленную таблицу дефектных элементов, в 49 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (40) в оперативное запоминающее устройство SDRAM (38) обновленный массив коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, в 50 кадре записывая из промежуточной памяти SDRAM (40) в оперативное запоминающее устройство SDRAM (39) усредненный по заданному количеству раз темновой фон массива элементов матричного фотоприемника (11), то оставшееся время, включая с 3 кадра по 47 кадр, центральный процессор - микропроцессор (5) выполняет накопление темнового фона заданное количество раз, формирует скорректированную таблицу дефектных элементов и обновляет коэффициенты коррекции неоднородной чувствительности в зависимости от температуры наблюдаемого объекта. Кроме того, массивы коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов фотоприемника, хранящиеся во флэш-памяти (43), периодически, в зависимости от внешних условий, переписываются центральным процессором - микропроцессором (5) в промежуточную память SDRAM (40). Также микропроцессор (5) осуществляет учет времени работы системы и записывает данную информацию в электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM (44). Загрузка первичных данных в указанные микросхемы памяти и управление обработкой осуществляется посредством использования, например, интерфейса USB 2.0. Доступ микропроцессора (5) к каждому оперативному запоминающему устройству осуществляется благодаря контроллеру памяти (52), составляющему элементу ПЛИС (36), и позволяет использовать микропроцессор (5) для чтения-записи массивов данных по каналу контроллер USB - персональный компьютер (на Фиг.1 и Фиг.3 не показаны).Together with the source of the initial digital processing, it fulfills its purpose - the accumulation and processing of intermediate data arrays, the node of the intermediate digital processing. After processing in ALU (51), the result, in addition to the television memory (SDRAM (41) and SDRAM (42)), is written to the intermediate SDRAM (40), where this array can be accumulated the required number of times and further processed by the central processor - microprocessor (5) . After processing, the central processor - microprocessor (5) sends the data array to the synchronous dynamic random access memory devices SDRAM (37), (38) and (39). If we put 50 frames for the full cycle of intermediate data processing, then we write the SDRAM (40) into the intermediate memory, in the first frame the value of the dark background, in the second frame the value of the corrected image, and in the 48 frame we write from the intermediate SDRAM (40) into the random access memory SDRAM device (37) updated table of defective elements, in frame 49 writing from the intermediate memory SDRAM (40) to random access memory SDRAM (38) updated array of correction factors for the heterogeneous sensitivity of the elements, 50 frames per using the average dark background of the array of elements of the matrix photodetector (11) averaged over the specified number of times from the SDRAM intermediate memory SDRAM (40) to the SDRAM random access memory (39), the remaining time, including from 3 frames to 47 frames, the central processor is a microprocessor (5) performs the accumulation of a dark background a specified number of times, forms an adjusted table of defective elements and updates the correction coefficients of the inhomogeneous sensitivity depending on the temperature of the observed object. In addition, arrays of correction factors for the heterogeneous sensitivity of the photodetector elements stored in flash memory (43) are periodically, depending on external conditions, rewritten by the central processor - microprocessor (5) into the SDRAM intermediate memory (40). The microprocessor (5) also records the operating time of the system and writes this information to the electrically reprogrammable read-only memory EEPROM (44). The primary data are loaded into the indicated memory chips and the processing is controlled by using, for example, the USB 2.0 interface. The microprocessor (5) is accessed by each random access memory device thanks to the memory controller (52), which is the FPGA element (36), and allows the microprocessor (5) to be used to read and write data arrays via the USB controller – personal computer channel (in FIG. 1 and FIG. 3 not shown).

Узел окончательной цифровой обработки осуществляет завершение цифровой обработки сигналов для вывода изображения на телевизионный монитор (12).The final digital processing unit completes the digital signal processing for outputting the image to a television monitor (12).

Обработанные совместно узлами исходной и промежуточной цифровой обработки данные считываются из оперативного запоминающего устройства SDRAM (41) или SDRAM (42) телевизионной памяти и поступают на узел замещения дефектных элементов (45). Дефектному элементу устанавливается среднее значение от соседних справа и слева полноценных элементов. Сигнал поступает на телевизионный генератор (46), предназначенный для осуществления привязки к телевизионным сигналам синхронизации. Далее сигнал поступает на узел регулировки яркости и контраста (47), назначением которого является проведение анализа массива изображения для формирования значений необходимых при работе автоматических регулировок яркости и контраста. После чего сигнал поступает на узел формирования символов (48), где в массив изображения вставляют символы служебной информации. В завершении окончательной цифровой обработки сигнал поступает на узел цифровой фильтрации (19), предназначенный для непосредственного замещения дефектных элементов на среднее значение от окружающих полноценных элементов и медианной фильтрация изображения.The data processed jointly by the nodes of the initial and intermediate digital processing are read from the random access memory SDRAM (41) or SDRAM (42) of the television memory and are sent to the node for replacing defective elements (45). The defective element is set to the average value from the full-fledged elements adjacent to the right and left. The signal is fed to a television generator (46), designed to bind to television synchronization signals. Next, the signal enters the brightness and contrast adjustment unit (47), the purpose of which is to analyze the image array to form the values of the automatic brightness and contrast adjustments necessary during operation. After that, the signal arrives at the symbol forming unit (48), where service information symbols are inserted into the image array. At the end of the final digital processing, the signal enters the digital filtering unit (19), designed to directly replace the defective elements with the average value from the surrounding full elements and median image filtering.

Прошедший все стадии обработки цифровой сигнал поступает на ЦАП (50) и преобразуется в аналоговую форму.After passing through all the stages of processing, the digital signal is fed to the DAC (50) and converted into analog form.

Следующий необходимый компонент рассматриваемой системы визуализации инфракрасного изображения матричных тепловизоров - модуль источника питания (3) (см. Фиг.4). Основное назначение модуля источника питания (3) - обеспечение питающих напряжений для всех прочих модулей системы. В конкретном случае выполнения системы модуль источника питания (3) (см. Фиг.4) содержит микроконтроллер (4), преобразователь источника питания (73). Рассматриваемый здесь модуль (4) реализован в следующей комплектации. В качестве микроконтроллера (4) используют ATmega 128, а преобразователь источника питания (73) выполнен на базе микросхем LM5576. Микроконтроллер (4) связан посредством двунаправленных шин (74) с преобразователем источника питания (73). Посредством использования микроконтроллера (4) с помощью интерфейса TWI осуществляют управление микросхемами преобразователя источника питания (73). Кроме того, микроконтроллер (4) с помощью имеющихся в его составе АЦП осуществляет контроль за выходными напряжениями модуля (3), поступающими на прочие модули по цепям питания (21) и (19). Под шинами здесь следует рассматривать шины управления, передачи данных и адреса.The next necessary component of the considered system for visualizing infrared images of matrix thermal imagers is the power supply module (3) (see Figure 4). The main purpose of the power supply module (3) is to provide power voltages for all other system modules. In the specific case of the system, the power supply module (3) (see Figure 4) contains a microcontroller (4), a power supply converter (73). The module (4) considered here is implemented in the following configuration. The ATmega 128 is used as the microcontroller (4), and the power supply converter (73) is based on LM5576 microcircuits. The microcontroller (4) is connected via bi-directional buses (74) to the converter of the power source (73). By using the microcontroller (4) using the TWI interface, control the chips of the converter of the power source (73). In addition, the microcontroller (4), using the ADCs contained in it, monitors the output voltages of the module (3) supplied to other modules through the power supply circuits (21) and (19). Under the tires here should be considered control bus, data transfer and addresses.

Далее, помимо базовой основы, содержащей модули (1)-(3), система может содержать дополнительные модули, в частности, модуль управления оптической системой (7) и модуль управления сканированием (9) (см. Фиг.6), входящие в набор модулей управления исполнительными системами (см. Фиг.1).Further, in addition to the basic framework containing modules (1) to (3), the system may contain additional modules, in particular, an optical system control module (7) and a scanning control module (9) (see Fig. 6) included in the set control modules executive systems (see Figure 1).

Модуль управления оптической системой (7) предназначен для осуществления автоматической коррекции изменения фокусировки объектива, а также поиска фокуса объектива по команде от микропроцессора (5) модуля цифровой обработки сигналов (2). Модуль (7) выполнен в составе микроконтроллера (8), ПЛИС (75), схемы управления электроприводом (76), флэш-памяти (77), EEPROM (78) (см. Фиг.5). В качестве микроконтроллера (8) используют ATmegal28, в качестве ПЛИС (75) - микросхему ЕРМ240Т100С4, в качестве схемы управления электроприводом (76) - микросхемы драйвера КР1128КТ3А, в качестве флэш-памяти (77) - микросхему M25P64VME6G, в качестве EEPROM (78) - микросхему AT25256AN-10SI-2.7. Микроконтроллер (8) связан двунаправленными шинами (79) с ПЛИС (75), а также двунаправленными шинами (81) связан с флэш-памятью (77) и двунаправленными шинами (82) - с EEPROM (78). Шины (80) связывают ПЛИС (75) со схемой управления электроприводом (76). Сигнал управления электроприводом со схемы управления электроприводом (76) по двунаправленным шинам (24) поступает в модуль управления сканированием (9). Под шинами здесь следует рассматривать шины управления, передачи данных и адреса.The optical system control module (7) is designed for automatic correction of the lens focus change, as well as lens focus search by command from the microprocessor (5) of the digital signal processing module (2). Module (7) is made up of a microcontroller (8), FPGA (75), an electric drive control circuit (76), flash memory (77), EEPROM (78) (see Figure 5). ATmegal28 is used as a microcontroller (8), ЕРМ240Т100С4 chip is used as FPGA (75), КР1128КТ3А driver chips are used as an electric drive control circuit (76)), M25P64VME6G chip is used as flash memory (77), EEPROM (78) - chip AT25256AN-10SI-2.7. The microcontroller (8) is connected by bidirectional buses (79) to the FPGA (75), as well as bidirectional buses (81) is connected to flash memory (77) and bidirectional buses (82) to EEPROM (78). Tires (80) connect the FPGA (75) to the drive control circuit (76). The drive control signal from the drive control circuit (76) is sent to the scan control module (9) via bi-directional buses (24). Under the tires here should be considered control bus, data transfer and addresses.

Посредством микроконтроллера (8) по интерфейсу TWI осуществляется управление через ПЛИС (75) микросхемами драйверами схемы управления электроприводом (76) и, в конечном счете, управление электроприводом линзового блока системы. Флэш-память (77) предназначена для хранения координат перемещения элементов оптической системы. EEPROM (78) служит для хранения данных времени работы модуля (7) и текущих координат перемещения элементов оптической системы при сбоях в питании модуля (7).Using the microcontroller (8) via the TWI interface, the drivers of the electric drive control circuit (76) are controlled via FPGA (75) microcircuits and, ultimately, the electric drive of the lens unit of the system is controlled. Flash memory (77) is designed to store the coordinates of the movement of the elements of the optical system. EEPROM (78) is used to store data on the operating time of the module (7) and the current coordinates of the movement of the elements of the optical system in case of power failure in the module (7).

Модуль управления сканированием (9) осуществляет двумерное (по вертикали и по горизонтали) электронное (при использовании пьезоэлементов, осуществляющих перемещения проекционной системы по вертикали и по горизонтали) сканирование. Сканирование осуществляется на расстояние ½ пикселя от конкретного пикселя (так называемое микросканирование). Микросканирование используется в целях повышения разрешающей способности тепловизора и, соответственно, его чувствительности. Модуль (9) выполнен в составе микроконтроллера (10), ПЛИС (83), схемы управления приводом смещения поля обзора (84), флэш-памяти (85), EEPROM (86) (см. Фиг.6). В качестве микроконтроллера (10) используют ATmega 128, в качестве ПЛИС (75) - микросхему EPM7064STC44-10, в качестве схемы управления приводом смещения поля обзора (84) - микросхемы драйвера РА12А, в качестве флэш-памяти (85) - микросхему M25P64VME6G, в качестве EEPROM (86) - микросхему AT25256AN-10SI-2.7. Микроконтроллер (10) связан двунаправленными шинами (87) с ПЛИС (83), а также двунаправленными шинами (89) связан с флэш-памятью (85) и двунаправленными шинами (90) - с EEPROM (86). Шины (88) связывают ПЛИС (83) со схемой управления приводом смещения поля обзора (84). Сигнал управления приводом со схемы управления приводом смещения поля обзора (84) по двунаправленным шинам (24) поступает в модуль управления оптической системой (7). Под шинами здесь следует рассматривать шины управления, передачи данных и адреса.Scanning control module (9) performs two-dimensional (vertical and horizontal) electronic (using piezoelectric elements that move the projection system vertically and horizontally) scanning. Scanning is carried out at a distance of ½ pixel from a specific pixel (the so-called micro-scanning). Microscanning is used to increase the resolution of the thermal imager and, accordingly, its sensitivity. The module (9) is made up of a microcontroller (10), an FPGA (83), a control circuit for the bias field of view (84), flash memory (85), EEPROM (86) (see Figure 6). The ATmega 128 is used as the microcontroller (10), the EPM7064STC44-10 chip is used as the FPGA (75), the PA12A driver chips are used as the control circuit for the bias field drive (84), and the M25P64VME6G chip is used as flash memory (85), as the EEPROM (86) - the AT25256AN-10SI-2.7 chip. The microcontroller (10) is connected by bidirectional buses (87) to the FPGA (83), and bidirectional buses (89) is connected to the flash memory (85) and bidirectional buses (90) to the EEPROM (86). Tires (88) connect the FPGA (83) to the control circuit of the bias field of view (84). The drive control signal from the field of view bias drive control circuit (84) via bidirectional buses (24) is fed to the optical system control module (7). Under the tires here should be considered control bus, data transfer and addresses.

Посредством микроконтроллера (10) по интерфейсу TWI осуществляется управление через ПЛИС (83) микросхемами драйверами схемы управления приводом смещения поля обзора (84). Флэш-память (85) предназначена для хранения начальных состояний и переменных модуля. EEPROM (86) служит для хранения данных времени работы модуля (7) и текущих состояний работы модуля (9) при сбоях в питании.Using the microcontroller (10), the TWI interface controls the FPGA (83) microcircuit with the drivers of the field of view bias drive control circuit (84). Flash memory (85) is designed to store initial states and module variables. EEPROM (86) is used to store data on the operating time of the module (7) and the current operating states of the module (9) during power failures.

Электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров (см. Фиг.1) функционирует следующим образом.An electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers (see FIG. 1) operates as follows.

Сигнал с матричного фотоприемника (11) поступает на модуль предварительной обработки сигналов (1), приводится к единому стандарту, подготавливается для передачи по каналу LVDS (15), передается по указанному каналу в модуль цифровой обработки сигналов (2), в котором проходит полную цифровую обработку. Обработанные данные отображают на экране телевизионного монитора (12). Управление системой осуществляют посредством интерфейсов управления от персонального компьютера (см. Фиг.1). Модуль источника питания (3) формирует от внешнего источника напряжения, связанного цепями питания (25) с указанным модулем, напряжения питания для функциональных наборов модулей, подаваемых по цепям питания (19) и цепям питания (21). Посредством общей шины интерфейса TWI, состоящей из участков (16), (18), (20), (22), к которой подключены микроконтроллер (6), микропроцессор (5), микроконтроллер (4), микроконтроллер (8), микроконтроллер (10), осуществляется управление модулями системы, тестирование модулей и низкоскоростная передача данных. Каждый разъем питания модулей имеет два контакта интерфейса TWI-SDA и SDL, в связи с этим любой модуль, подключенный к цепям питания (17), (19), (21) (23) через указанный разъем при сборке в единую систему, оказывается подключенным и к общей шине интерфейса TWI.The signal from the matrix photodetector (11) is fed to the signal preprocessing module (1), brought to a single standard, prepared for transmission via the LVDS channel (15), transmitted through the specified channel to the digital signal processing module (2), in which the full digital processing. The processed data is displayed on the screen of a television monitor (12). The system is controlled through control interfaces from a personal computer (see Figure 1). The power supply module (3) generates from an external voltage source connected by the power supply circuits (25) with the specified module, the supply voltage for the functional sets of modules supplied through the power supply circuits (19) and power supply circuits (21). Through a common TWI interface bus consisting of sections (16), (18), (20), (22), to which a microcontroller (6), a microprocessor (5), a microcontroller (4), a microcontroller (8), a microcontroller ( 10), the system modules are controlled, module testing and low-speed data transfer are carried out. Each module power connector has two TWI-SDA and SDL interface pins, in this regard, any module connected to the power supply circuits (17), (19), (21) (23) through this connector when connected to a single system, is connected and to the shared TWI bus.

Claims (14)

1. Электронная система визуализации инфракрасного изображения для матричных тепловизоров, содержащая модуль предварительной обработки сигналов и модуль цифровой обработки сигналов, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена модулем источника питания, причем указанные модули выполнены на отдельных платах и сгруппированы в наборы в соответствии с их функциональным назначением, набор модулей обработки сигналов в составе модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов, набор модулей электрического питания в составе модуля источника питания, в каждом модуле выполнен микроконтроллер или микропроцессор, посредством которых осуществлена сквозная связь всех модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, в наборе модулей обработки сигналов между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализованы цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса в виде стандартного потока.1. An electronic infrared image visualization system for matrix thermal imagers, comprising a signal pre-processing module and a digital signal processing module, characterized in that it is additionally equipped with a power supply module, said modules being made on separate boards and grouped into sets according to their functional purpose, a set of signal processing modules as part of a signal preprocessing module and a digital signal processing module, a set of electric power modules As part of the power supply module, each module is equipped with a microcontroller or microprocessor, through which all modules are end-to-end through the TWI interface, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, the voltage is traced with the end-to-end coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, in the set of signal processing modules between the signal preprocessing module and the digital signal processing module signal chains - control, data transmission and addresses in the form of a standard stream. 2. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что кроме наборов модулей обработки сигналов и электрического питания дополнительно содержит набор модулей управления исполнительными системами тепловизора, в каждом модуле выполнен микроконтроллер, посредством последнего осуществлена сквозная связь модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания.2. The electronic system according to claim 1, characterized in that in addition to the sets of signal processing and electric power supply modules, it additionally contains a set of control modules for thermal imaging actuator systems, a microcontroller is made in each module, through the latter, the modules are end-to-end via TWI interface, in accordance with the functional the availability of the modules for them from the power supply module, tracing of the supply voltages with through coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent circuits Tania. 3. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что кроме наборов модулей обработки сигналов и электрического питания дополнительно содержит набор модулей управления исполнительными системами тепловизора, выполненный в составе модуля управления оптической системой и модуля управления сканированием, в каждом модуле выполнен микроконтроллер, посредством которых осуществлена сквозная связь модулей через интерфейс TWI, в соответствии с функциональной предназначенностью модулей к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, в наборе модулей управления исполнительными системами между модулем управления оптической системой и модулем управления сканированием реализованы цепи сигналов - шины управления, передачи данных и адреса.3. The electronic system according to claim 1, characterized in that in addition to the sets of signal processing and electric power supply modules, it further comprises a set of control modules for thermal imaging actuator systems made as a part of the optical system control module and the scanning control module, a microcontroller is made in each module, by means of which through communication of the modules via the TWI interface was carried out, in accordance with the functionality of the modules to them from the power supply module, tracing was performed power supply circuits with end-to-end coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, in the set of control modules for executive systems between the optical system control module and the scan control module, signal circuits are implemented - control buses, data transmission and addresses. 4. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что в наборе модулей обработки сигналов в составе модуля предварительной обработки сигналов и модуля цифровой обработки сигналов и наборе модулей электрического питания в составе модуля источника питания микроконтроллер выполнен в модуле предварительной обработки сигналов и модуле источника питания, микропроцессор выполнен в модуле цифровой обработки сигналов; в наборе модулей обработки сигналов между модулем предварительной обработки сигналов и модулем цифровой обработки сигналов реализованы цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса, а именно, канал LVDS, модуль предварительной обработки сигналов снабжен двунаправленными шинами управления, передачи данных и адреса, связывающими его с матричным фотоприемником, модуль цифровой обработки сигналов снабжен шинами для вывода изображения на телевизионный монитор, также модуль цифровой обработки сигналов снабжен интерфейсом управления электронной системой; в соответствии с функциональной предназначенностью модулей в наборе модулей обработки сигналов к ним от модуля источника питания выполнена трассировка напряжений питания со сквозным охватом модулей в наборе, с образованием взаимозависимых цепей питания, а именно, последовательно от модуля источника питания к модулю цифровой обработки сигналов, от модуля цифровой обработки сигналов к модулю предварительной обработки сигналов, от модуля предварительной обработки сигналов к матричному фотоприемнику.4. The electronic system according to claim 1, characterized in that in the set of signal processing modules as part of the signal preprocessing module and digital signal processing module and the set of electric power modules as part of the power supply module, the microcontroller is made in the signal preprocessing module and the power source module The microprocessor is made in a digital signal processing module; in the set of signal processing modules between the signal preprocessing module and the digital signal processing module, the signal chains are implemented - control, data and address transmission, namely, the LVDS channel, the signal preprocessing module is equipped with bi-directional control, data and address buses that connect it to the matrix photodetector, the digital signal processing module is equipped with buses for displaying images on a television monitor, the digital signal processing module is also equipped with a control interface electronic system; in accordance with the functional purpose of the modules in the set of signal processing modules for them from the power supply module, the voltage was traced with the through coverage of the modules in the set, with the formation of interdependent power circuits, namely, sequentially from the power supply module to the digital signal processing module, from the module digital signal processing to the signal preprocessing module, from the signal preprocessing module to the matrix photodetector. 5. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в модуле источника питания выполнены разъемы питания исходя из группирования модулей системы в наборы в соответствии с их функциональным назначением и в количестве, равном количеству наборов модулей.5. The electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the power supply module has power connectors based on the grouping of the system modules into sets in accordance with their functional purpose and in an amount equal to the number of sets of modules. 6. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что модуль источника питания снабжен одним или более разъемами питания в количестве, равном количеству наборов модулей, в которые сгруппированы последние в соответствии с их функциональным назначением, исключая из указанного количества наборов модулей набор модулей электрического питания, в составе которого выполнен модуль источника питания, каждый модуль, помимо модуля источника питания, снабжен двумя разъемами питания, разъемы стандартны для всех модулей, один из разъемов конкретного модуля непосредственно подсоединен к модулю источника питания, второй разъем выполнен для трассировки питания от модуля источника питания к другим модулям данного функционального набора, также все имеющиеся в системе разъемы питания снабжены двумя контактами интерфейса TWI.6. An electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the power supply module is provided with one or more power connectors in an amount equal to the number of sets of modules into which the latter are grouped in accordance with their functional purpose, excluding from the specified number of sets modules a set of electric power modules, which includes a power supply module, each module, in addition to the power supply module, is equipped with two power connectors, connectors are standard for all modules, one of the connectors indiscrete module directly connected to the module power source, the second connector is configured to route power from the power supply module to other modules of the feature set is also available in all power supply system provided with two connectors contacts TWI interface. 7. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в каждом модуле из наборов, в которые сгруппированы модули в соответствии с их функциональным назначением, не принимая во внимание набор модулей электрического питания, в составе которого выполнен модуль источника питания, сформированы источники напряжения мощностью до 0,6 Вт с суммарным рассеянием мощности до 0,1 Вт в виде тепла от элементов, формирующих источник напряжения.7. An electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in each module from the sets into which the modules are grouped according to their functional purpose, not taking into account the set of electric power modules, which comprise the power supply module voltage sources with power up to 0.6 W are formed with total power dissipation up to 0.1 W in the form of heat from the elements forming the voltage source. 8. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что подвод напряжения питания от модуля источника питания для каждого модуля, связанного с прочими модулями системы не только посредством интерфейса TWI, но и цепями сигналов - управления, передачи данных и адреса, реализован через модуль, наиболее оптимально расположенный в системе относительно источника питания, ближайший к модулю источника питания, с учетом электромагнитной совместимости модулей относительно друг друга.8. An electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the supply voltage from the power supply module for each module associated with other modules of the system, not only via the TWI interface, but also signal circuits - control, data and address , implemented through a module that is most optimally located in the system relative to the power source, closest to the power supply module, taking into account the electromagnetic compatibility of the modules relative to each other. 9. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что модуль цифровой обработки сигналов для подключения дополнительных модулей снабжен разъемами расширения в составе одного или нескольких однорядных разъемов, расположенных по периметру платы модуля и вплотную к краю платы, с количеством контактов разъема, соответствующим количеству сигнальных линий, обеспечивающих работоспособность подключаемых плат расширения - дополнительных модулей.9. The electronic system according to claim 1, characterized in that the digital signal processing module for connecting additional modules is provided with expansion connectors as part of one or more single-row connectors located along the perimeter of the module board and close to the edge of the board, with the number of connector pins corresponding to the number signal lines ensuring the operability of plug-in expansion cards - additional modules. 10. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что модуль предварительной обработки сигналов выполнен в составе микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, источника опорного напряжения, программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства, микросхемы LVDS, при этом микроконтроллер связан с источником опорного питания посредством шин и связан с программируемой логической интегральной схемой посредством двунаправленных шин, аналогово-цифровой преобразователь, связанный с матричным фотоприемником двунаправленными шинами, посредством двунаправленных шин связан с программируемой логической интегральной схемой, последняя связана двунаправленными цепями управления с мультиплексором матричного фотопремника, а также связана двунаправленными шинами с синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством и связана двунаправленными шинами с микросхемой LVDS, подготавливающей данные обмена по цепям сигналов - управления, передачи данных и адреса, а именно, по каналу LVDS, источник опорного напряжения связан цепями питания с матричным фотоприемником.10. An electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the signal preprocessing module is made up of a microcontroller, an analog-to-digital converter, a voltage reference, a programmable logic integrated circuit, synchronous dynamic random access memory, LVDS microcircuit, The microcontroller is connected to the reference power supply via buses and connected to the programmable logic integrated circuit via bi-directional buses, analog-to-digital conversion The bi-directional matrix connected to the photodetector by bi-directional buses is connected to the programmable logic integrated circuit via the bi-directional buses, the latter is connected by bi-directional control circuits to the matrix photo-successor multiplexer, and is also connected by bi-directional buses with synchronous dynamic random access memory and connected by bi-directional buses with an LVDS chip preparing data exchange on signal chains - control, data and address transmission, namely, on the LVDS channel, op source voltage is connected by power circuits to the matrix photodetector. 11. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что модуль цифровой обработки сигналов выполнен в составе микропроцессора, программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения дефектных элементов, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции темнового фона, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения промежуточных данных, телевизионной памяти из первого синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения и второго синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, цифроаналогового преобразователя, при этом на базе программируемой логической интегральной схемы реализован узел исходной обработки, осуществляющий собственные функции обработки изображения, и узел окончательной цифровой обработки, осуществляющий замещение дефектных элементов, на базе микропроцессора реализован узел промежуточной цифровой обработки, накапливающий полноформатные массивы изображения и осуществляющий над ними функции обработки, узел исходной цифровой обработки реализован в составе арифметико-логического устройства, являющегося компонентом программируемой логической интегральной схемы, выполненного с возможностью поступления на него по цепи сигналов - управления, передачи данных и адреса, а именно, каналу LVDS, цифровых данных для обработки и связанного двунаправленными шинами с контроллером памяти, также являющимся компонентом программируемой логической интегральной схемы, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения дефектных элементов, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции неоднородной чувствительности элементов, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения коэффициентов коррекции темнового фона, связанного индивидуальными двунаправленными шинами с указанным контроллером памяти, телевизионная память в составе первого синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения и второго синхронного динамического оперативного запоминающего устройства хранения данных изображения подключена к указанному контроллеру памяти посредством индивидуальных двунаправленных шин первого и второго синхронных динамических оперативных запоминающих устройств хранения данных изображения, выполненных с возможностью переключения их с частотой смены кадров телевизионного монитора, узел промежуточной цифровой обработки выполнен в составе непосредственно микропроцессора, связанного с указанным контроллером памяти и синхронным динамическим оперативным запоминающим устройством хранения промежуточных данных посредством общих шин адреса и данных, при этом для достижения возможности обращения программируемой логической интегральной схемы к синхронному динамическому оперативному запоминающему устройству хранения промежуточных данных и возможности обращения к нему микропроцессора и программируемой логической интегральной схемы для записи и считывания данных выводы микропроцессора реализованы с возможностью переключения их в третье состояние, также в узле промежуточной цифровой обработки выполнены флэш-память, связанная двунаправленными шинами с микропроцессором, и электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство, связанное двунаправленными шинами с микропроцессором, узел окончательной цифровой обработки выполнен в составе последовательно связанных с указанным контроллером памяти посредством шин узла замещения дефектных элементов, телевизионного генератора, узла регулировки яркости и контраста, узла формирования служебных символов, узла цифровой фильтрации, являющихся компонентами программируемой логической интегральной схемы, причем каждый из приведенных компонентов связан с указанным контроллером памяти двунаправленными шинами, наконец, с узлом цифровой фильтрации связан шинами цифроаналоговый преобразователь, подающий сигналы изображения для вывода на телевизионный монитор.11. The electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the digital signal processing module is made up of a microprocessor, a programmable logic integrated circuit, a synchronous dynamic random access memory device for storing defective elements, a synchronous dynamic random access memory device for storing inhomogeneous sensitivity correction coefficients elements of synchronous dynamic random access memory storage device for the correction coefficients of the dark background, si intermediate dynamic random access memory storage device, television memory from the first synchronous dynamic random access memory device for image data storage and the second synchronous dynamic random access memory device for image data storage, flash memory, electrically reprogrammable read-only memory device, digital-to-analog converter, while on the basis of programmable logical integrated circuit implemented the source node about processing operations, which performs its own image processing functions, and a final digital processing unit that replaces defective elements, an intermediate digital processing unit is implemented on the basis of the microprocessor, which accumulates full-format image arrays and performs processing functions on them, the initial digital processing unit is implemented as part of an arithmetic-logic device , which is a component of a programmable logic integrated circuit configured to be received on it about the signal chain - control, data and address transmission, namely, the LVDS channel, digital data for processing and connected by bidirectional buses to a memory controller, also a component of a programmable logic integrated circuit, synchronous dynamic random access memory storage device for defective elements connected by individual bidirectional buses with the specified memory controller, synchronous dynamic random access memory storage device correction coefficients of a heterogeneous the sensitivity of the elements associated with the individual bidirectional tires with the specified memory controller, a synchronous dynamic random access memory storage device for correcting the dark background, associated with the individual bi-directional buses with the specified memory controller, a television memory in the first synchronous dynamic random access memory device for storing image data and the second synchronous dynamic random access memory data storage device x the image is connected to the specified memory controller through individual bi-directional buses of the first and second synchronous dynamic random access memory image data storage devices, configured to switch them with a frame rate of a television monitor, the intermediate digital processing unit is made up directly of a microprocessor associated with the specified memory controller and synchronous dynamic random access memory device for storing intermediate data by means of common address and data buses, in order to achieve the possibility of accessing the programmable logic integrated circuit to the synchronous dynamic random access memory device for storing intermediate data and the possibility of accessing it by the microprocessor and the programmable logic integrated circuit for writing and reading data, the microprocessor outputs are implemented with the ability to switch them to the third state, also in the node of the intermediate digital processing flash memory connected bidirectional and tires with a microprocessor, and an electrically reprogrammable read-only memory connected to bidirectional buses with a microprocessor, the final digital processing unit is made up of serial devices connected to the specified memory controller via the buses of the defective element replacement unit, a television generator, a brightness and contrast adjustment unit, and an office forming unit characters, digital filtering node, which are components of a programmable logic integrated circuit, each one of the listed components is connected to the indicated memory controller by bi-directional buses; finally, a digital-to-analog converter is connected to the digital filtering unit by buses, which supplies image signals for output to a television monitor. 12. Электронная система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что модуль источника питания выполнен в составе микроконтроллера, связанного двунаправленными шинами с преобразователем источника питания, преобразующего подаваемое по цепям питания входное напряжение в выходные напряжения, подаваемые по цепям питания от модуля источника питания к прочим модулям.12. The electronic system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the power supply module is made up of a microcontroller connected by bidirectional buses to a power supply converter, which converts the input voltage supplied through the power circuits to the output voltages supplied through the power circuits from the module power supply to other modules. 13. Электронная система по п.3, отличающаяся тем, что модуль управления оптической системой выполнен в составе микроконтроллера, программируемой логической интегральной схемы, схемы управления электроприводом, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с программируемой логической интегральной схемой, которая, в свою очередь, связана со схемой управления электроприводом, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с флэш-памятью и связан другими двунаправленными шинами с электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, схема управления электроприводом снабжена двунаправленными шинами подачи сигналов к модулю управления сканированием.13. The electronic system according to claim 3, characterized in that the optical system control module is made up of a microcontroller, a programmable logic integrated circuit, an electric drive control circuit, flash memory, an electrically reprogrammable read-only memory device, and the microcontroller is connected by bi-directional buses with a programmable logic integrated circuit , which, in turn, is connected to the drive control circuit, the microcontroller is connected by bidirectional buses to flash memory and is connected to gimi bidirectional buses with electrically reprogrammable read-only memory, the drive control circuit is provided with bidirectional signals flow to the tires scanning control module. 14. Электронная система по п.3, отличающаяся тем, что модуль управления сканированием выполнен в составе микроконтроллера, программируемой логической интегральной схемы, схемы управления приводом смещения поля обзора, флэш-памяти, электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с программируемой логической интегральной схемой, которая, в свою очередь, связана со схемой управления приводом смещения поля обзора, микроконтроллер связан двунаправленными шинами с флэш-памятью и связан другими двунаправленными шинами с электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, схема управления приводом смещения поля обзора снабжена двунаправленными шинами подачи сигналов к модулю управления оптической системой.
Figure 00000001
14. The electronic system according to claim 3, characterized in that the scanning control module is made up of a microcontroller, a programmable logic integrated circuit, a control circuit for the bias field of view, flash memory, electrically reprogrammable read-only memory, the microcontroller is connected by bi-directional buses with programmable logic an integrated circuit, which, in turn, is connected to the control circuit of the drive to shift the field of view, the microcontroller is connected by bidirectional buses to the w-memory and is connected by other bi-directional buses to an electrically reprogrammable read-only memory, the control circuit of the bias field of view drive is equipped with bi-directional buses for supplying signals to the optical system control module.
Figure 00000001
RU2010116724/09U 2010-04-27 2010-04-27 ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS RU98311U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116724/09U RU98311U1 (en) 2010-04-27 2010-04-27 ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116724/09U RU98311U1 (en) 2010-04-27 2010-04-27 ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU98311U1 true RU98311U1 (en) 2010-10-10

Family

ID=44025183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116724/09U RU98311U1 (en) 2010-04-27 2010-04-27 ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU98311U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454022C1 (en) * 2011-05-05 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Субмикрон" Thermal imager based on staring array of 256x256 format
RU184553U1 (en) * 2018-03-19 2018-10-30 Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация" THERMAL VISION DEVICE
CN117405239A (en) * 2023-12-14 2024-01-16 武汉亚为电子科技有限公司 Modbus protocol-based thermal infrared imager and system imaging method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454022C1 (en) * 2011-05-05 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Субмикрон" Thermal imager based on staring array of 256x256 format
RU184553U1 (en) * 2018-03-19 2018-10-30 Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация" THERMAL VISION DEVICE
CN117405239A (en) * 2023-12-14 2024-01-16 武汉亚为电子科技有限公司 Modbus protocol-based thermal infrared imager and system imaging method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10542227B2 (en) Image sensor, control method of image sensor, and imaging apparatus
CN101485194B (en) Solid-state image pickup device, data transmitting method and image pickup device
US8023002B2 (en) Imager, imaging circuit, and image processing circuit
KR100282951B1 (en) Photoelectric converters_
US7746399B2 (en) Image pick-up device
US7791658B2 (en) Analog front end timing generator (AFE/TG) having a bit slice output mode
CN101909149B (en) Imaging apparatus
CN104580926A (en) Solid-state imaging element and camera system
JP2000333081A (en) Cmos sensor unit with serial data transmission function, image pickup unit using the same and picture data transmission/reception system
RU98311U1 (en) ELECTRONIC INFRARED IMAGE VISUALIZATION SYSTEM FOR MATRIX THERMAL IMAGERS
CN105637857B (en) Photographing element, photographic device, endoscope and endoscopic system
CN100527791C (en) Solid-state imaging device and camera system
CN102893598A (en) Impedance matching device and endoscope provided with same
CN103858422A (en) Imaging device
US8587678B2 (en) Head-separated camera device with switchable clocking
CN106068642B (en) Imaging device, image processing apparatus, display control unit and imaging display apparatus
CN108345553A (en) Satellite-borne high-resolution imaging data transmission and acquisition system
CN103118229A (en) Imaging method and imaging system
CN109686317A (en) Show equipment and its operating method
EP1796072A1 (en) Display device
CN105516695A (en) Image sensor and terminal provided with image sensor
CN101710937B (en) Digital video signal generating system
US20060077201A1 (en) Synchronous image-switching device and method thereof
CN110855914B (en) Universal EMCCD single-board camera system
CN203910232U (en) Gray scale display control device for field emission display

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180428