2020 年伊始,新型冠状病毒肺炎突然爆发并迅速蔓延,严格的防控措施成了这场战“疫”的关键。而随着春节后大流量的返程,工厂也陆续开工,车站、机场、工业园区、厂区、社区的出入口人多复杂,防控难度进一步加大。传统的一对一测温防控,效率很低,还容易导致人群聚集。通过红外热成像仪,提高测温的准确性的同时又能极大提高人群通行量,是急需补充的关键设备。


安路科技是中国本土的 FPGA 供应商,本文给出了一种基于 FPGA 的实时红外图像测温系统的设计方案。
 

 

系统工作原理:红外传感器探测热量的辐射,并转换为电信号,该信号由高速 ADC 转换为数字信号,FPGA 采集数字信号并合成为图像,可通过 DAC 将处理后的图像接到显示器上监视。MCU 完成管理、告警处理等。


这里选用 FPGA,主要是因为红外图像需要做实时处理,一般用到主要算法有非均匀校正、盲点插值、中值滤波、直方图均衡、伪色彩变换等。红外传感器的动态扫描范围比较大,需要把采集到的灰度量化,把温度变化范围转换为 n 阶的灰度范围,来提高人体测温范围的图像分辨度,这里需要对原始灰度进行拉伸和压缩,算法处理后可以有效地平衡图像的灰度分布,使视觉特征更真实,图像细节更详细。伪色彩变换也是一种增强技术,其实质就是把人眼难以分辨的灰度转换为伪色彩图像,这个变换过程需要一个映射函数,这个函数可以是线性或非线性的,一对三映射到 R、G、B 三种颜色数值。最后输出的伪色彩图像将大大提高检视人员的工作效率。
 

 

FPGA 拥有强大的并行处理能力以及丰富的逻辑资源,可以逐点读入并处理图像,天然适用于各类图像处理应用。这里选用安路科技的 FPGA 型号为 EG4S20,它具备 20K 逻辑单元,并合封了 64Mbits 的 SDRAM,此 SDRAM 可以用来保存校正参数、图像数据等,大大简化电路的复杂度,缩短系统开发的周期,而且性价比高,有着广泛的应用前景。


EG4S20 系列 FPGA 选型表: