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红外探测及目标识别(一)

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联远智维
修改于 2022-07-21 07:17:05
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红外探测技术具有作用距离远,抗干扰能力强,能够进行全天候监控等特点, 广泛应用于安防监控、医疗诊断、自动驾驶以及武器制导等领域。然而红外探测系统在实际应用中存在图像对比度低、目标边缘模糊以及图像分辨率差等缺点,给目标识别带来一定难度,因此,如何利用机器学习算法快速、准确的识别红外图像显得极为关键。本文从系统的角度理解红外探测技术背后的原理,后续提出了改进的方法,具体如下所示:

图1 红外探测的应用场景
图1 红外探测的应用场景

其中,图a-c表述为无人机通过红外探测获取的热成像图片:军用无人机(导弹)广泛使用红外制导系统,通过硬件+软件自动探测目标位置,后续将数据反馈给控制系统,实现目标的主动跟随。图d-e表述为热成像在工业领域中的应用,能够监测设备的运行状态。

1.如何获取红外热图像?

研究资料表明,红外热图像获取是目标探测的前提,如何获取高质量的原始图像显得极为关键,能够大大降低目标识别算法的误判率。调研发现,QL君开源有热红外成像仪的全套方案,具体的框架如图2所示:

图2 红外热成像仪系统框架
图2 红外热成像仪系统框架

其中,红外热成像仪作为diy产品,具有必备的电源管理模块、数据传输模块以及存储模块等(麻雀虽小,五章俱全);本项目中采用MXL90640传感器芯片(具备32x24 像素),后续采用了插值算法,将MXL90640传感器采集的数据转化为320*240像素的图片,提高了图像的精细化程度,具体如图3(a)所示:

图3 红外热成像仪硬件电路板
图3 红外热成像仪硬件电路板

2.红外传感器的原理?

高精度红外传感器的原理框架如图4所示,主要包含:1.光学系统:利用凸透镜、凹透镜进行成像,将远距离目标图像映射到焦平面探测器上;2.探测器模块:主要由敏感元器件阵列组成的,其中,敏感单元主要由氧化钒、非晶 硅、钛、钇钡铜氧等材料构成,能够将红外辐射强度转换为电阻大小;3.数据处理模块:一般采用FPGA模块,利用信号调理电路尽可能减小系统误差,后续基于时序电路、基准源以及控制电路,通过扫描的方式逐个检测敏感单元的输出电压,实现红外目标的探测。

图4 红外成像仪的探测原理
图4 红外成像仪的探测原理

附:压力传感器设计过程中可以借鉴红外传感的设计思路以及加工方案;

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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