基于可变高压下的宽动态范围EBAPS成像技术研究

作     者：籍宇豪 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钱芸生

授予年度：2021年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 

主      题：EBAPS FPGA HDMI编码 可变高压 宽动态范围 

摘      要：EBAPS属于真空固体混合型微光器件,具有高灵敏度、高信噪比、低功耗、可数字化的优点,是目前数字微光夜视领域最具发展前景的方向之一。EBAPS需要在高压条件下工作,而固定高压下的EBAPS成像难以满足宽动态范围成像的要求。因此,对EBAPS进行可变高压控制,是实现EBAPS宽动态范围成像的有效手段之一。为此,本课题对可变高压下的EBAPS宽动态成像技术进行了深入研究。本文首先对微光夜视技术发展概况进行了简要介绍,其中重点阐述了EBAPS的发展概况。然后进行了EBAPS成像系统硬件设计,完成了主要器件选型和硬件电路设计。硬件电路包括图像采集板、FPGA核心板以及多格式输出板,具有小型化、低功耗的优点。接着以FPGA为平台,进行EBAPS成像系统逻辑设计。逻辑设计主要包括EBAPS驱动模块、图像存储模块模块、多格式传输时序模块和数模转换模块。随后使用Verilog硬件语言完成HDMI编码算法设计。同时,为了提升成像系统的适应性,提出了一种基于可调步长的自动曝光算法。最后利用本文的成像系统进行EBAPS高压电子轰击测试实验,分析实验数据。同时,针对低照度环境下图像对比度差的问题,进行了低照度图像动态范围调整算法设计。最终根据实验数据,通过程序控制实现EBAPS高压的自动控制,并且进行可变高压下的EBAPS成像实验。结果表明,在可变电压最高2000V的条件下,本文的EBAPS成像系统能够在2.0×10 lx照度至2.3×10 lx照度下识别人物目标,实现了宽动态范围的研究目标。