Nghiên cứu thiết kế chế tạo module tạo ảnh từ ma trận thu bức xạ nhiệt sử dụng công nghệ FPGA

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MODULE TẠO ẢNH TỪ<br /> MA TRẬN THU BỨC XẠ NHIỆT SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ FPGA<br /> <br /> Phạm Sơn Lâm*<br /> Tóm tắt: Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thiết kế chế tạo<br /> module tạo ảnh từ ma trận thu bức xạ nhiệt trên cơ sở sử dụng công nghệ FPGA.<br /> Đã thực hiện hiệu chỉnh bất đồng nhất các điểm ảnh, trong đó bao gồm cả việc xử<br /> lý các điểm ảnh lỗi. Ảnh tạo ra là ảnh raw chưa qua xử lý, lưu giữ thông tin nguyên<br /> gốc, có thể dùng cho việc xử lý sau này.<br /> Từ khóa: Ma trận ảnh nhiệt, Đầu thu ảnh nhiệt, Module tạo ảnh, Công nghệ FPGA.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Khí tài ảnh nhiệt là thiết bị có nhiều ưu điểm vượt trội so với các thiết bị quang-điện tử<br /> khác. Do vậy, chúng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là<br /> trong quốc phòng, an ninh [1, 2].<br /> Trong quân đội ta, thiết bị ảnh nhiệt hiện đang được sử dụng trên các tàu chiến, tàu<br /> tuần tra biển, một số loại máy bay hiện đại, hệ thống phòng không,... Các thiết bị này là<br /> sản phẩm nguyên bộ, giá thành rất cao, việc tiếp cận và mua một số loại sản phẩm đặc thù<br /> không đơn giản.<br /> Một số viện, học viện nhà trường đã và đang nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết bị<br /> ảnh nhiệt và đã đạt được những kết quả nhất định trong việc thiết kế chế tạo hệ quang-cơ,<br /> sau đó ghép nối với đầu thu ảnh nhiệt mua của nước ngoài, với các giá quay pan/tilt, sử<br /> dụng phần mềm điều khiển quay tầm, hướng và lấy nét ảnh. Các thiết bị được chế tạo ra<br /> với đầu thu mua của nước ngoài thường bị giới hạn bởi tần số quét khung hình, do vậy<br /> không bám bắt được các mục tiêu chuyển động nhanh. Thêm nữa, không tối ưu được kích<br /> thước, độ nhạy, tầm quan sát phát hiện mục tiêu của thiết bị bởi chưa có khả năng can<br /> thiệp sâu vào từng module. Ý thức được tầm quan trọng và mức độ cấp thiết của vấn đề,<br /> chúng tôi đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo module tạo ảnh cho ma trận thu bức xạ nhiệt<br /> với mong muốn làm chủ được công nghệ, tiến tới chế tạo các loại khí tài ảnh nhiệt khác<br /> nhau có khả năng bám bắt nhanh phục vụ mục đích quân sự.<br /> 2. TÍNH NĂNG CHIẾN KỸ THUẬT CỦA MA TRẬN ẢNH NHIỆT<br /> Ma trận ảnh nhiệt mua của nước ngoài để thiết kế chế tạo module tạo ảnh cần đáp ứng<br /> các yêu cầu cơ bản sau: có độ nhạy nhiệt cao, tần số quét khung hình không nhỏ hơn 25<br /> Hz, kích thước ma trận ảnh lớn. Qua khảo sát các loại ma trận ảnh nhiệt và các nhà cung<br /> cấp, chúng tôi lựa chọn loại PICO640-046 của hãng ULIS (Pháp) có các thông số chính<br /> như sau:<br /> Dải phổ làm việc: 8 – 14 m;<br /> Độ nhạy nhiệt NETD (30 Hz, F/1, 300K), K: