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

• Autorzy: Sosnowski T. , Bieszczad G. , Kastek M. , Madura H.

Warianty tytułu

PL

Moduł do przetwarzania obrazu z mikrobolometrycznej kamery podczerwnieni z zastosowaniem układu FPGA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

PL

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.

Słowa kluczowe

EN

thermal imaging; signal processing; image processing; FPGA

PL

termowizja; przetwarzanie obrazu; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
• Rocznik: 2010
• Tom: z. 13
• Strony: 43--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Sosnowski T.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics 2 Gen. Sylwestra Kaliskiego Str. Warsaw, Poland

autor

Bieszczad G.

autor

Kastek M.

autor

Madura H.

Bibliografia

• [1] Kastek M., Madura H., Sosnowski T., Polakowski H., 2007. Thermovision metod of gas detection in far infrared range, Advanced Infrared Technology and Applications AITA 9, Leon.
• [2] Kastek M., Orżanowski T., Sosnowski T., Bareła J., 2007. Test stand for determination of NUC parameters for infrared detector arrays, Advanced Infrared Technology and Applications AITA 9, Leon.
• [3] Madura H., 2007. Method of signal processing in passive infrared detectors for security systems, WIT Transactions on Modelling and Simulation, 46, pp. 757-768.
• [4] Madura H., Dąbrowski M., Sosnowski T., Trzaskawka P., 2007. Method of automatic recognition of objects flying at low altitudes, Advanced Infrared Technology and Applications AITA 9, Leon.
• [5] Bieszczad G., Orzanowski T., Sosnowski T., Kastek M., 2009. Method of detectors offset correction in thermovision camera with uncooled microbolometric focal plane array, Proceedings of SPIE Vol. 7481, 74810O.
• [6] Orżanowski T., Madura H., Powiada E., Pasierbiński J., 2006. Analysis of readout circuit for a microbolometer focal plane array. Measurement Automation and Monitoring, no 9, pp. 16-20.
• [7] Orżanowski T., Sosnowski T., 2006. Implementation of nonuniformity correction algorithms of microbolometer focal plane arrays in FPGA device, Measurement Automation and Monitoring, no 11, pp. 8-11.
• [8] Orżanowski T., Madura H., Kastek M., Sosnowski T., 2007. Nonuniformity correction algorithm for microbolometer infrared focal plane array, Advanced Infrared Technology and Applications AITA 9, Leon.
• [9] Sosnowski T., Orżanowski T., Kastek M., Chmielewski K., 2007. Digital image processing system for thermal cameras, Advanced Infrared Technology and Applications AITA 9, Leon.
• [10] Sosnowski T., Bieszczad G., 2006. Rozpoznawanie obiektów na podstawie analizy obrazu termowizyjnego, VII Krajowa Konferencja Termografia i Termometria w Podczerwieni TTP, Ustroń-Jaszowiec, 6 str. (205÷210) (in polish).
• [11] Wiatr K., 2003. Akceleracja obliczeń w systemach wizyjnych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (in polish).
• [12] Zhou B., Wang Y., Ye Y., Wu X., Ying J., 2005. Realize multi-point method for real-time correction of nonuniformity of uncooled IRFPA, Proc. SPIE, Vol. 5640, pp. 368-375.