紅外焦平面陣列視網(wǎng)膜形態(tài)讀出電路的研究.pdf

1、紅外焦平面陣列視網(wǎng)膜形態(tài)讀出電路的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：胡大江指導(dǎo)教師：孟麗婭副教授專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)光電工程學(xué)院國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No60702007)二O一二年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要紅外焦平面陣歹iJ(InfraredFocalPlaneArrayIRFPA)技術(shù)在國防建設(shè)領(lǐng)域獲得了重要的應(yīng)用，同時(shí)在工業(yè)和民用領(lǐng)域也有著極其廣泛的市場前景，可以應(yīng)用于精確制導(dǎo)、夜間作戰(zhàn)

2、、搜索、跟蹤、視覺增強(qiáng)等領(lǐng)域。讀出電路(ReadOutIntegratedC硫uit，ROIC)是紅外焦平面陣列的重要組成部分，它接收紅外探測器的微弱信號(hào)并對(duì)之進(jìn)行放大、去背景和降噪等處理后進(jìn)行讀出，對(duì)紅外焦平面陣列乃至系統(tǒng)的總體性能來說至關(guān)重要。隨著陣列規(guī)模的不斷擴(kuò)大，焦平面陣列視頻輸出和后端的圖像處理之間的計(jì)算瓶頸問題日益突出，加之紅外信號(hào)高背景、低對(duì)比度的特點(diǎn)，對(duì)后端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度和速度都提出了更高要求，這增加了后端電路以及成

3、像系統(tǒng)的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)難度。因此這就需求在讀出電路中集成部分信號(hào)處理功能(例如：邊緣提取、模數(shù)轉(zhuǎn)換、死像元剔除、背景抑制、非均勻性校正等)從而增強(qiáng)讀出電路的性能，降低后級(jí)圖像處理電路的復(fù)雜程度、尺寸和費(fèi)用。這種讀出電路被稱為“ReadoutandProcessingIntegratingCircuit(ROPIC)”。本論文由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No60702007)資助，在分析國內(nèi)外紅外焦平面陣列讀出電路現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，著重研究了硅視網(wǎng)

4、膜以及相關(guān)神經(jīng)態(tài)電路模型。借鑒硅視網(wǎng)膜神經(jīng)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)與功能，在傳統(tǒng)的電流鏡積分(CurrentMirrorIntegrated，CMI)讀出結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上集成了仿生視網(wǎng)膜的信號(hào)處理電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像邊緣提取的功能。像元電路主要由背景抑制電路、電流放大電路、CMI讀出結(jié)構(gòu)、2D濾波網(wǎng)絡(luò)和電流鏡減法電路構(gòu)成，采用了列共享積分單元、CDS單元、采樣保持單元的滾動(dòng)積分式串行讀出結(jié)構(gòu)。該讀出電路具有對(duì)空間邊緣突變信號(hào)敏感，對(duì)平滑漸變信號(hào)不敏感的特