一种近红外光源成像仪的设计与实现

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1、一种近红外光源成像仪的设计与实现［摘要］本文设计了一种近红外光源成像仪，该仪器由红外滤光片，红外摄像头，以及红外补光灯等组成。设计该仪器目的在于能够清晰采集红外光数字图像。［关键词］近红外光源成像仪设计实现中图分类号:TH113.22文献标识码:A文章编号:1009-914X(2016)23-0160-011.绪论近红外光源成像仪是一个接受外界红外光线将其转化为电子图像来显示不同区域红外光强弱的仪器。该仪器的好处在于能够清晰显示出所需图像，并且对比度明显。它是由遮光板、滤光片、红外摄像头、红外光灯泡、电源、电脑组成。位于

2、遮光板内部的近红外滤光片。近红外光的代号IR-A,波长为780〜1500nm。其材料有光学玻璃镀膜，也有色玻璃，还有塑料红外滤光片。在仪器外部有两个红外补光灯，照射所需成像的物体来增强所照物体的红外光强度，以达到能够清晰成像的目的。并且由外部电源来维持工作。红外摄像头位于近红外滤光片之后，其作用在于接收丼转化红外光数字图像，显示于电脑之上。红外摄像头其内部由、CCD传感器、A/D转换器转化器、DSP、MPU组成。CCD传感器是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素。一块CCD上包含

3、的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号。其后与A/D转换器转化器相连。A/D转换器为模数转换器，是可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。我们生活中的大部分信号都是模拟信号，诸如声音，图像，光照等等，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，更有便于信号的处理，储存以及发射。A/D转换器的主要技术指标有分辨率、转换精度、转换

4、时间和转换速率。分辨率是指输出对输入信号变化的灵敏度，用数字量的位数表示;转换精度是指在输出端产生给定的数字量，它所对应的实际输入的模拟值与理论输入的模拟值之间的偏差;转换时间是指完成一次A/D转换所需的时间，从启动信号开始到转换结束，得到稳定数字量的时间;转换速率是转换时间的倒数。可依据A/D转换器的主要技术指标来选择适合的器件。其将ccd的模拟信号转化为数字信号，提供给DSP。DSP即数字信号处理器，是由大规模或超大规模集成电路心片组成的用来完成某种信号处理任务的处理器。其作用是在DSP中，大量的数字信息经一系列预设

5、的程序指令后整合成完整的图像。这些指令包括绘制图像传感器数据、分配每个像素的颜色和灰度。最后MPU的作用是将经过DSP处理生成的图像数据转化为图像文件。MPU即微处理器，微处理器的功能结构主要包括：运算器、控制器、寄存器三部分：运算器的主要功能就是进行算术运算和逻辑运算。控制器是整个微机系统的指挥中心，其主要作用是控制程序的执行。包括对指令进行译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。寄存器用来存放操作数、中间数据及结果数据。并且图像文件被存在存储器上，当图像被存储到存储器的同时，这些图像

6、也会在电脑屏幕上显示出来。1.设计与实现本文的目的是设计并实现一种低成本红外成像仪，改成像仪主要包括遮光板、滤光片、红外摄像头、红外补光灯、电脑几个主要部分，其设计图如图1所示。(1)遮光板：该遮光板由普通黑色塑料板组成，分布于仪器外部。目的在于遮挡外界其他光源对摄像头图像采集的干扰。(2)红外光源：遮光板外部有两个红外补光灯，增强物体的红外光反射，其由一个变压器与220v电源相连，为其供电。(3)滤光片：滤光片位于仪器内部前端，主要作用是滤除出近红外光之外的其他光。(4)摄像头：红外摄像头位于滤光片后部，其通过专用数据

7、线与电脑相连来显示图像，并且为其提供电源。1.总结本文设计了一种近红外光源成像仪，该近红外成像仪包括遮光板、滤光片、红外摄像头、红外补光灯、电源、电脑几个主要部分。近红外光源成像仪实现了对红外光的采集与成像，其特点为能够清晰显示出数字图像，结构简单，成本低。参考文献：[1]米本和也(日).CCD/CMOS图像传感器基础与应用[J].2OO6.[1]河合一（日）.活学活用A/D转换器[M].科学出版社，2015.[2]王岩.数字信号处理器原理及应用教程[M].哈尔滨工业大学出版社，2016.