Um in der Dunkelheit besser sehen zu können, gibt es technische Hilfsmittel. Die Fähigkeit, durch stark verrauchte Umgebungsluft zu blicken, haben jedoch nur Infrarot (IR) Kameras. Aus diesem Grund werden in der Brandbekämpfung IR Kamerasysteme eingesetzt. In dieser Bachelorarbeit wird ein Konzept für die Neuentwicklung eines, in der Brandbekämpfung einsetzbaren, IR Kamerasystems unter Nutzung eines FPGAs erstellt. In diesem Kontext werden verschiedene IR Sensoren auf physikalischer Ebene beschrieben. Im Weiteren wird auf das Sensor to FPGA Interface und die Besonderheiten der verwendeten Sensoren eingegangen. Um das bestmögliche Ergebnis hinsichtlich Bilddarstellung zu erzielen werden verschiedene Maßnamen zur Bildoptimierung eingesetzt. Dazu gehören sensorspezifische Maßnamen wie Kalibrierung sowie Maßnahmen zur Optimierung der Kontrastanhebung.
Suchbegriffe: FPGA, Bildsensoren, Bildverarbeitung, Langwellen Infrarot-Microbolometer, ULIS UL 03162
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- Einführung
- Einleitung
- Motivation
- Aufgabenstellung
- Überblick
- Grundlagen zu Infrarot Sensoren
- IR Spektrum
- Pyroelektrischer Detektor
- KITE Sensor Modul
- ULIS Sensor
- Systemkonzept
- Subprint
- FPGA Testboard
- Prototyp
- Sensoremulierung
- Aufbau des Frontends
- Mechanik
- Sensorschnittstelle
- KITE Sensordaten Aufbereitung
- Offset- und Gain- Korrektur
- Dead Pixel Korrektur und Bild Skalierung
- Emulierung des ULIS Sensors
- Nachbildung des Sensor Timings
- Nachbildung des seriellen Konfigurationsinterface zur GAIN Regelung
- ULIS Sensorauswertung
- ULIS Sensor Interface
- Offset Korrektur
- Offset-Kalibrierung
- Chip-Temperatur-Offset Korrektur
- Gain Korrektur
- Bildverbessernde Maßnamen
- Gain Regelstrecke
- Bildoptimierung
- Erreichte Ziele
- KITE Interface
- Sensor Emulator
- Bildverbessernde Maßnahmen
- Resumé
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Diese Bachelorarbeit zielt darauf ab, ein neuartiges Designkonzept für ein in der Brandbekämpfung einsetzbares IR-Kamerasystem zu entwickeln, das einen FPGA verwendet. Das Ziel ist es, ein optimiertes System zu schaffen, das die Bildqualität in rauen Umgebungen verbessert.
- Entwicklung eines FPGA-gestützten IR-Kamerasystems für die Brandbekämpfung
- Analyse und Vergleich verschiedener IR-Sensoren auf physikalischer Ebene
- Implementierung eines effizienten Sensor-zu-FPGA-Interfaces
- Entwicklung von Bildoptimierungsalgorithmen zur Verbesserung der Bildqualität
- Bewertung der Ergebnisse und Diskussion der Potenziale des entwickelten Systems
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung, in der die Motivation und die Aufgabenstellung der Arbeit erläutert werden. Kapitel 2 beleuchtet die Grundlagen von Infrarotsensoren, wobei verschiedene Arten von Sensoren und deren physikalische Eigenschaften beschrieben werden. Kapitel 3 erläutert das Systemkonzept des entwickelten IR-Kamerasystems. Kapitel 4 befasst sich mit der Sensoremulierung und dem Aufbau des Frontends. Kapitel 5 geht detailliert auf die Auswertung des ULIS-Sensors und die verwendeten Bildverbesserungsmaßnahmen ein.
Schlüsselwörter (Keywords)
Die Arbeit behandelt die folgenden Schlüsselthemen: FPGA, Bildsensoren, Bildverarbeitung, Langwellen Infrarot, Microbolometer, Sensor-zu-FPGA-Interface, Bildoptimierung, Brandbekämpfung, IR-Kamerasystem.
- Citar trabajo
- Florian Prieler (Autor), 2009, Infrarot-Kameras für die Brandbekämpfung. FPGA gestützte Ansteuerung eines LWIR-Microbolometers, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/305307
