FPGA-BASED system for image processing in high resolution infrared camera

In article a digital system for high resolution infrared camera control and image processing is described. The camera is built with use of bolometric focal plane array of size 640 by 480 detectors. Designed module controls the microbolometer Focal Plane Array (FPA), performs non-uniformity correction, bad pixel mapping and controls the process of displaying the thermal image. The system was designed in such a way, that signal processing algorithms, needed for specific tasks, can be implemented in it without hardware modifications. It was achieved by the application of a FPGA device and microprocessor unit, which both can be re-programmed inside the system. This scientific work is funded as a development project from science funds for years 2009-2011.

W artykule opisano uniwersalny cyfrowy system sterowania i przetwarzania dla kamery termowizyjnej z matrycowym detektorem bolometrycznym rejestrującym promieniowanie w zakresie widmowym w przedziale 8÷12 μm. Najważniejszym zadaniem systemu jest odczytanie sygnałów z poszczególnych detektorów matrycy oraz korekcja wartości wzmocnienia i napięcia przesunięcia charakterystyki czułości dla każdego detektora matrycy. Następnym zadaniem jest przetworzenie analogowych sygnałów z matrycy na postać cyfrową i ich zamiana na obraz termiczny. Dane odczytane z matrycy są przekazywane do następnych modułów kamery termowizyjnej za pomocą magistrali danych obrazowych. Układ sterowania odczytem jest ponadto wyposażony w magistralę sterowania za pomocą, której można ustawić parametry generowanych sygnałów dla matrycy mikrobolometrycznej. Parametry, które mogą podlegać zmianie to liczba obrazów odczytywanych w ciągu sekundy oraz czas całkowania sygnału z detektorów. W kolejnych modułach przetwarzania obrazu dokonywane są operacje takie jak np. korekcja niejednorodności detektorów matrycy, wykrywanie i usuwanie wadliwych pikseli, zaawansowane metody poprawy jakości obrazu, metody wspomagające wykrywanie i identyfikację obiektów. Dzięki zastosowanej architektury systemu możliwa jest adaptacyjna zmiana działania systemu bez konieczności stosowania znaczących zmian sprzętowych. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2009-2011 jako projekt rozwojowy.