專利名稱：一種檢測(cè)微懸臂梁焦平面陣列的微梁偏轉(zhuǎn)量的數(shù)字處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種用于檢測(cè)微懸臂梁焦平面陣列的微梁偏轉(zhuǎn)量的數(shù)字處理方 法，該方法主要應(yīng)用于雙材料微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)中，相比于目前同類型的紅外成像系 統(tǒng)普遍采用的方法，該方法在降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度的同時(shí)能夠更好的抵抗外界干擾。
背景技術(shù)：
目前，基于雙材料微懸臂梁的紅外成像系統(tǒng)為了能夠讀出焦平面陣列上微懸臂梁 的偏轉(zhuǎn)量，通常在接收到光學(xué)讀出模塊的數(shù)據(jù)之后，必須進(jìn)行兩幀圖像相減操作，即用高信 噪比CCD圖像傳感器接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字圖像取差，取差結(jié)果就是雙材料微懸 臂梁的偏轉(zhuǎn)量。但是，這種基于減影術(shù)的兩幀圖像相減的方法雖然理論簡單，但是在實(shí)踐 中，運(yùn)用該方法會(huì)使得設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，因?yàn)镃CD圖像傳感器主要探測(cè)光強(qiáng)，外界環(huán)境的細(xì)微 變化都會(huì)反映到CCD上，兩幅圖像相減操作可能出現(xiàn)負(fù)數(shù)，因此首先需要比較像素大小，以 防出現(xiàn)負(fù)數(shù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)溢出，不利于后續(xù)的處理，并且在采集紅外視頻時(shí)容易受外界環(huán)境干 擾從而產(chǎn)生背景噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的雙材料微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)所普遍采用的檢測(cè)微懸臂梁焦平 面陣列的微梁偏轉(zhuǎn)量的數(shù)字處理方法的不足，本發(fā)明專利提供一種原理更為簡單，實(shí)現(xiàn)更 為容易，同時(shí)可以減小設(shè)計(jì)復(fù)雜度且能更好抵抗外界干擾的方法。該方法就是數(shù)字異或的 方法。該方法所采用的技術(shù)方案是首先，設(shè)計(jì)基于FPGA (Field-Programmab 1 eGate Array)的圖像處理硬件平臺(tái)，在CCD接收到微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)光學(xué)讀出模塊的數(shù)據(jù)之 后，通過 FPGA 控制 SDRAM (Synchronous Dynamic RandomAccess Memory)保存初始幀數(shù)字 圖像數(shù)據(jù)，然后將每一幀圖像數(shù)據(jù)分別與初始幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行按位異或操作。因?yàn)閿?shù)字圖 像的每一個(gè)像素點(diǎn)的灰度是由表示該像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)的每一位二進(jìn)制值共同決定的，在按位 異或運(yùn)算的作用下，當(dāng)兩幀圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)數(shù)據(jù)不同時(shí)對(duì)應(yīng)位二進(jìn)制值結(jié)果為1，相同時(shí)為 0，從而檢測(cè)出了其后每一幀圖像與初始幀圖像的細(xì)微差別并將其以數(shù)字量的形式精確地 輸出，達(dá)到了讀出微懸臂梁的偏轉(zhuǎn)量的目的。有益效果該方法的有益效果是，由于該方法的核心思想是通過對(duì)兩幀數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行按位異或操作得到精確的檢測(cè)微懸臂梁焦平面陣列的微梁偏轉(zhuǎn)量，相比與舊有的方法而言， 原理更為簡單且實(shí)現(xiàn)容易，同時(shí)減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度并降低了實(shí)時(shí)處理的運(yùn)算量，可 以更好的抵抗外界干擾。通過實(shí)驗(yàn)表明即便采用信噪比較低的CMOS圖像傳感器仍能得到 較好效果，既降低了成本又為后續(xù)處理提供了極大便利。
具體實(shí)施例方式第一步，建立以FPGA作為處理核心，SDRAM作為外擴(kuò)存儲(chǔ)器，并帶有數(shù)字CXD接口， 能夠同CCD進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的圖像處理硬件平臺(tái)；第二步，啟動(dòng)微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)，其核心傳感器——雙材料微懸臂梁焦平面 陣列探測(cè)到外界紅外輻射之后，陣列上的微懸臂梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使從焦平面陣列反射出 的光強(qiáng)發(fā)生變化；第三步，用C⑶接收焦平面陣列反射出來的光，轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像信號(hào)之后，進(jìn)入 FPGA圖像處理系統(tǒng)，通過FPGA的控制在高速存儲(chǔ)器SDRAM中開辟兩塊緩存區(qū)Al和A2，這 兩塊緩存區(qū)大小相同且能夠容納一幀數(shù)字圖像；第四步，在FPGA控制下將初始幀數(shù)字圖像數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)Al并保持不變，A2則 作為一個(gè)可變的臨時(shí)緩存區(qū)，將其后的每一幀圖像數(shù)據(jù)在A2里面進(jìn)行一次幀存；第五步，在FPGA里面將緩存區(qū)Al的圖像數(shù)據(jù)和可變緩存區(qū)A2的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速并 行的按位異或運(yùn)算，然后將運(yùn)算后的數(shù)據(jù)輸出，從而可以檢測(cè)出初始幀圖像與其后每一幀 圖像的細(xì)微差別并得到了高精度的數(shù)字量結(jié)果。
權(quán)利要求
一種用于檢測(cè)微懸臂梁焦平面陣列的微梁偏轉(zhuǎn)量的數(shù)字異或方法，該方法主要應(yīng)用于雙材料微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)中，其特征是在微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)中引入二進(jìn)制的按位異或方法檢測(cè)初始幀圖像與其后每一幀圖像的細(xì)微差別并得到高精度的數(shù)字量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字異或方法，其特征是用兩幀數(shù)字圖像的按位異或方法 代替兩幀數(shù)字圖像相減的方法進(jìn)行兩幀圖像數(shù)據(jù)的精確比較。
全文摘要
一種用于檢測(cè)微懸臂梁偏轉(zhuǎn)量的數(shù)字異或方法，該方法主要應(yīng)用于雙材料微懸臂梁紅外成像系統(tǒng)中。該方法通過對(duì)系統(tǒng)采集到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行按位異或運(yùn)算，能夠檢測(cè)初始幀圖像與其后每一幀圖像的細(xì)微差別并得到高精度的數(shù)字量結(jié)果。原理簡單且實(shí)現(xiàn)容易，同時(shí)減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，還可以更好的抵抗外界干擾，為后續(xù)處理提供了極大便利。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101832755SQ201010190288
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者于曉梅, 劉小華, 董立泉, 褚旭紅, 趙躍進(jìn), 龔誠 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)