基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

殷世民; 高丽伟; 梁永波; 朱健铭; 梁晋涛; 陈真诚

doi:10.3788/IRLA201746.0720001

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

殷世民, 高丽伟, 梁永波, 朱健铭, 梁晋涛, 陈真诚

文章导航 > 红外与激光工程 > 2017 > 46(7): 720001-0720001(6)

殷世民, 高丽伟, 梁永波, 朱健铭, 梁晋涛, 陈真诚. 基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001

引用本文:

Yin Shimin, Gao Liwei, Liang Yongbo, Zhu Jianming, Liang Jintao, Chen Zhencheng. Real-time spectrum recovery for interferential infrared imaging spectrometer based on FPGA[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001

Citation:

Yin Shimin, Gao Liwei, Liang Yongbo, Zhu Jianming, Liang Jintao, Chen Zhencheng. Real-time spectrum recovery for interferential infrared imaging spectrometer based on FPGA[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0720001

1.
桂林电子科技大学生命与环境科学学院,广西桂林 541004

基金项目:

国家自然科学基金（61265006）;国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（61627807）;广西物联网技术及产业化推进协同创新中心资助项目（WLW20060509）

详细信息

作者简介:
殷世民(1968-),男,研究员,博士,主要从事信号处理方面的研究。Email:hawk_ysm@163.com

通讯作者: 陈真诚(1965-),男,教授,博士,主要从事医学信号处理方面的研究。Email:chenzhcheng@163.com

中图分类号: TN215

Real-time spectrum recovery for interferential infrared imaging spectrometer based on FPGA

1.
School of Life and Environmental Sciences,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,China

摘要: 对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题，而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号，利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成，以流水线方式运行，能够实时输出目标的光谱信息，具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点，为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。
- 实时光谱复原 /
- 干涉 /
- 红外 /
- 成像光谱仪 /
- FPGA
Abstract: Real-time detection and recognition of target is a hot issue in the field of interferential infrared imaging spectrometer, and the real-time spectrum recovery of the spectrometer is the prerequisite to solve the problem effectively. The interference pattern signal was obtained by using the visible light camera to simulate the interferometer, and the real-time spectrum recovery system of interferential infrared imaging spectrometer was designed by using the FPGA chip, which had high speed and large capacity. The system is mainly composed of interferogram data processing module, real-time spectrum recovery module and spectrum display module, running in line way and output the target's real-time spectrum information. It has the advantages of high speed, small size and the algorithm is easy to upgrade. The system can establish a good technical foundation for the real-time detection and recognition of the target by the spectrometer.
- real-time spectrum recovery /
- interference /
- infrared /
- imaging spectrometer /
- FPGA

[1]	Du Shusong, Wang Yongmei, Tao Ran. Multiple beam interferential spectral imaging technology[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(08):310-316. (in Chinese)杜述松, 王咏梅, 陶然. 多光束干涉光谱成像技术[J]. 光学学报, 2013, 33(08):310-316.
[2]	Wang Wencong, Liang Jingqiu, Liang Zhongzhu, et al. Design of spatio-temporally modulated static infrared imaging Fourier transform spectrometer[J]. Optical Letters, 2014, 39(16):4911-4914.
[3]	Su Lijuan, Yan Yuan, Bin Xiangli, et al. Spectrum reconstruction method for airborne temporally-spatially modulated fourier transform imaging spectrometers[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014, 52(6):3720-3728.
[4]	Guo Jia, Lu Qipeng, Gao Hongzhi, et al. Design of noninvasive blood constituent spectrum data acquisition system based on FPGA[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2016, 36(9):2991-2996. (in Chinese)郭嘉, 卢启鹏, 高洪智, 等. 基于FPGA的无创伤血液成分光谱采集系统设计[J]. 光谱学与光谱分析, 2016, 36(9):2991-2996.
[5]	Moddal Amandeep, Karar Vinod, Agrawal Divya, et al. Bidirectional raster scanning to increase time for vector writing in avionics see-through displays[J]. Journal of the Society for Information Display, 2016, 24(8):501-509.
[6]	Yin Shimin, Liang Yongbo, Zhu Jianming, et al. Study on real-time spectrum recovery system on a FPGA chip for Fourier transform infrared imaging spectrometer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3580-3586. (in Chinese)殷世民, 梁永波, 朱健铭, 等.傅里叶变换成像光谱仪实时光谱复原FPGA芯片系统研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12):3580-3586.
[7]	Li Gengfei, Li Guiju, Han Guangliang, et al. Real-time non-uniformity correction of infrared imaging system[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(11):2841-2847. (in Chinese)李赓飞, 李桂菊, 韩广良, 等. 红外成像系统的非均匀性实时校正[J]. 光学精密工程, 2016, 24(11):2841-2847.
[8]	Yin Shimin, Wang Jumin, Liang Yongbo, et al. Online nonuniformity correction and simulation research for space-modulated interference infrared imaging spectrometer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6):0604002.
[9]	Du Zongzhan, Wang Zhenhe, Feng Yingchun. Design of VGA image display system based on FPGA[J]. Modern Electronics Technique, 2015, 38(16):95-99. (in Chinese)杜宗展, 王振河, 冯迎春. 基于FPGA的VGA图像显示系统的设计[J]. 现代电子技术, 2015, 38(16):95-99.

[1]	张雷雷, 曹振松, 钟磬, 黄印博, 袁子豪, 黄俊, 齐刚, 潘文雪, 卢兴吉. FPGA主控型数字锁相放大器设计及光谱测量 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230023-1-20230023-12. doi: 10.3788/IRLA20230023
[2]	于磊. 成像光谱仪的发展与应用（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210940-1-20210940-11. doi: 10.3788/IRLA20210940
[3]	张宝辉, 李中文, 吴杰, 吉莉, 王炜毅, 蔡璐, 时亚辉, 法静怡. 中波1 280×1 024红外成像组件设计（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20211023-1-20211023-9. doi: 10.3788/IRLA20211023
[4]	李娜, 邓家先, 崔亚妮, 陈褒丹. 基于暗通道先验的红外图像清晰化及FPGA实现 . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20200252-1-20200252-10. doi: 10.3788/IRLA20200252
[5]	申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉. 高分辨率近红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
[6]	于磊, 陈素娟, 陈结祥, 薛辉. 精准农业观测高数值孔径短波红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218007-1218007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218007
[7]	袁立银, 谢佳楠, 侯佳, 吕刚, 何志平. 紧凑型红外成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418001-0418001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0418001
[8]	徐超, 何利民, 王霞, 金伟其. 红外偏振成像系统高速处理模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 204002-0204002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0204002
[9]	孙佳音, 李淳, 刘英, 李灿, 王建, 刘建卓, 孙强. 不同光栅常数下同心长波红外成像光谱仪对比 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 720002-0720002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0720002
[10]	贤光, 颜昌翔, 吴从均, 张军强. 温度对机载成像光谱仪光学性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1647-1653.
[11]	杨磊, 任龙, 刘庆, 王华, 周祚峰, 曹剑中. 基于FPGA 的大视场图像实时拼接技术的研究与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1929-1935.
[12]	张宁, 刘宇龙, 吴嘉辉, 徐熙平. 微型光谱仪的CCD 数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 141-147.
[13]	张月, 苏云, 王彬, 郑国宪, 张鹏斌. 用于月球矿物探测的LCTF成像光谱仪热控系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3963-3968.
[14]	汪逸群, 高志良. 成像光谱仪复合色散棱镜支撑设计与试验 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1982-1987.
[15]	王华伟, 曹剑中, 马彩文, 张辉, 武登山. 具有自适应校正功能的红外成像系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 61-66.
[16]	王耀利, 温廷敦, 王志斌, 张瑞, 黄艳飞, 陈友华. 基于静态固体斜楔干涉的红外探测技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3188-3192.
[17]	刘子寒, 季轶群, 石荣宝, 陈宇恒, 沈为民. 机载红外推扫成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2941-2946.
[18]	张庭成, 廖志波. 离轴三反成像光谱仪光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1863-1865.
[19]	闫兴涛, 杨建峰, 薛彬, 马小龙, 赵意意, 卜凡. Offner型成像光谱仪前置光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2712-2717.
[20]	王美钦, 王忠厚, 白加光. 成像光谱仪的离轴反射式光学系统设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 167-172.

点击查看大图

计量

文章访问数: 484
HTML全文浏览量: 60
PDF下载量: 87
被引次数: 0

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0720001

1. 桂林电子科技大学生命与环境科学学院,广西桂林 541004

作者简介:
殷世民(1968-),男,研究员,博士,主要从事信号处理方面的研究。Email:hawk_ysm@163.com

通讯作者: 陈真诚(1965-),男,教授,博士,主要从事医学信号处理方面的研究。Email:chenzhcheng@163.com

收稿日期: 2016-11-13
修回日期: 2016-12-21
刊出日期: 2017-07-25

基金项目:

国家自然科学基金（61265006）;国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（61627807）;广西物联网技术及产业化推进协同创新中心资助项目（WLW20060509）

中图分类号: TN215

关键词:

摘要: 对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题，而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号，利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成，以流水线方式运行，能够实时输出目标的光谱信息，具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点，为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。