PolarFire SoC FPGA SoM上的热成像流水线内核

Digital Core Technologies（DCT）在PolarFire® SoC FPGA上开发了热成像流水线。热图像信号处理器（ISP）是其他架构中可用的热成像的极低功耗但功能强大的替代方案。这可以针对各种应用进行调整，例如安全/监视、医学成像、工业监控、气体检测等。该管道旨在CMSV_A1_PF254_AX DCT的SoM上运行。该SoM搭载PolarFire® SoC FPGA，MPFS250T，64位多核RISC-V® CPU子系统处理器，板载FPGA结构，DRAM，EMMC闪存和Wi-Fi®系统，并在Linux®操作系统（OS）上运行。

热成像相机红外传感器

热像仪通常检测电磁光谱（约9-14μm）的长波红外（LW-IR）范围内的辐射，并产生热辐射的可见图像。由于所有温度高于绝对零度的物体都会发射红外辐射，因此这些相机可以在有或没有可见光照明的情况下看到一个人的环境。红外热像仪使温暖的物体在较冷的背景下脱颖而出;所有温血动物在环境中都很容易看到，无论白天还是黑夜。

热成像摄像机广泛用于国防和民用应用。在国防领域，它们主要用于夜视应用，如枪械现场和监控摄像头。民用应用包括工业检查应用、驾驶辅助和医疗诊断。消防员使用热成像技术看穿烟雾。维护技术人员使用热成像来定位过热接头以及电源线和机器的部分。建筑施工技术人员可以看到热特征，表明隔热故障中的热泄漏，并可以利用结果来提高供暖和空调的效率。

热像仪最重要的部分是红外传感器。带有“非制冷微测辐射热计”的焦平面阵列传感器是目前用于热成像的最流行的技术。带有前端电子电路的传感器称为相机核心，它实际上构成了热成像摄像机的核心。

在热成像热像仪中，重要部件是热（IR）传感器和带有成像ISP的电子核心。内核捕获和调节来自传感器的像素数据，并将其转换为表示图像帧的数字流。图像处理管道转换适合人类视觉的帧流。

超低功耗图像信号处理器

图像处理通常是一项计算密集型任务，因为数字图像包含大量信息。目前可用的大多数架构都使用高功率来进行这些计算密集型数字图像处理。基于RISC-V的PolarFire® SoC FPGA利用极低的功耗进行图像处理。在许多应用中，热成像摄像机需要使用电池供电的产品运行，因此尽可能高效地执行图像处理操作以降低功耗非常重要。这使得基于PolarFire® SoC FPGA的ISP成为其他基于架构的ISP的强大替代方案，可用于热成像系统。

在这种情况下，我们使用Lynred的640×480 VGA图像传感器作为红外传感器，其中包括将模拟信号转换为数字总线的代理电路。从那里，我们通过DCT开发的PolarFire SoC SoM进行。成像管道（ISP）在PolarFire SoC FPGA上实现。处理器管理管道。

从传感器接收的原始帧中，我们将无法区分任何东西。热 ISP 管道通过一系列过程使该帧生成一个可视帧，从中我们可以区分帧中对象的热分布。我们在原始图像中所做的第一级过程是色调映射、坏像素校正、不均匀性校正和图像增强，例如数字滤波器。之后，ISP通常会应用图像叠加和调色板来区分不同的温度区域和区域。ISP的输出是人类可理解的热图像，如下图所示。

在极火FPGA SoC中开发散热ISP内核的优势

低功耗的 SoC

低功耗意味着产品中产生的热量更少，这对于热像仪的性能和稳定性至关重要

在 FPGA 中实现 ISP 时，可灵活调整和自定义 ISP

为嵌入式相机应用提供充足的CPU资源

设计紧凑，成本低

审核编辑：郭婷