基于FPGA制作红外热成像传感器，有没有大佬可以给我提提意见和思路呀

技術討論 デジタル電子
, ,
1

どうやって始めたらいいのか、アイデアはあるけどどうしたらいいのか分からない、誰か作った人がいますか、どうやって作ったのか教えてもらえますか？

設計したセンサーの要件は、画像を分析・処理でき、開発ボードを通じてディスプレイに接続し、特定のオブジェクトの温度を測定することです。どこから始めたらいいのか分からない、または誰か知っている大物がいるのか、推奨してもらえますか。特に良い設計は必要ありません。設計した赤外線サーモグラフィセンサーが基本的な操作を実現できればいいです。開発資料が出ればとても感謝します！！！

通りがかりの皆さん、私を見逃さないでください。子どもの髪の毛も禿げそうです。本当にどうしたらいいのか分かりません。

2

兄弟、ハゲる前に一呼吸。段階を踏んで分解すれば「赤外＋FPGA」はそんなにブラックボックスじゃない。コアは「検出器の小さな電流を画面の温度カラー画像に変える」だけだ。以下に「動く最小構成」を開源／低コストで全部揃えたルートを置いとく。とりあえずこれで画像が出せれば、あとは好きに彫り込め。

  1. まず「買える」検出器を決める
  2. TN256 / MLX90640 / AMG8833 など 32×24…256×200 画素アレイが最安。I²C または DVP パラレル出力で数百元。
  3. 640×512 級のミリ仕様は一旦諦めろ。検出器だけで万元超え、シャッター・TEC・レンズも別途必要。学生には無理。

よって第一段階の目標：TN256（256×200）＋自作 FPGA ボード → VGA モニタ 25 fps リアルタイム＋中心点温度値。
（CSDN に ikgg っていう先輩が TN256 向け FPGA プロジェクトを完全開源してる。Verilog＋ピン割当＋回路図付きで Cyclone IV そのまま動く。タダで使える。）

  1. ハードウェア最小リスト
  2. 検出器ボード：TN256 モジュール（35° レンズ付き、SPI／パラレル出力）。
  3. FPGA ボード：Cyclone IV EP4CE15 コアボード（淘宝 120 元、64 Mbit SDRAM 実装、256×200 バッファ十分）。
  4. 表示：適当な 7 インチ VGA パネル＋3 -in-1 駆動ボード（40 元）。
  5. 電源：12 V アダプタ → 基板内 DCDC で 5 V／3.3 V／1.2 V、検出器は 2.7–3.6 V クリーン供給。
  6. シャッターモータ：5 V マイクロサーボ（補正用シャッター、開源コードで GPIO 制御）。
  7. レンズ：モジュールに付いてれば追加不要。ゲルマニウムガラス必須、通常ガラスは 8–14 µm 遮る。
  1. FPGA ロジック構成（ikkg 開源そのまま合成するだけ）
  2. トップクロック：50 MHz → PLL で 100 MHz システム＋33 MHz VGA＋25 MHz ピクセル。
  3. DVP 受信：VS／HS／PCLK を 3 段ラッチ、8 bit グレー → 16 bit 結合。
  4. シングル補正：30 秒ごとにシャッター閉じて「背景フレーム」を SDRAM に保存、リアルタイムで「原画－背景＋オフセット」で固定ノイズ除去。
  5. スケール：256×200 → 480×320（Altera VIP Scale コア、ライセンスは 1 h までだがデバッグには足りる）。
  6. 擬似カラー：8 bit グレー → RGB888 ルックアップ、レインボーかホワイトホットは RAM 初期ファイルで変更。
  7. VGA タイミング：800×600@60 Hz、SDRAM から読み出してそのまま出力。
  8. 温度計算：
    • 検出器出荷時の「Pixel–T」式、係数は EEPROM に格納→I²C で読出し。
    • FPGA 内 14×14 → 28 bit 乗算器、後に区分線形テーブルで絶対温度算出。
    • 画面隅に中心点温度を白文字 OSD オーバーレイ。
  9. UART：115200 で毎フレーム最大／最小／中心温度を出力、PC 側で記録。
  1. ソフト／アルゴリズム
  2. Matlab スクリプト：
    • 生データを一旦収集→ヒストグラム、PLATEAU 平坦化でダイナミックレンジ確認。
    • 「グレー－温度」曲線をフィット、区分ルックアップテーブルを生成、.mif として書出し、FPGA ROM 化。
  3. ブラックボディ補正：
    • 30 °C／50 °C／70 °C のブラックボディを借りて各温度で 100 フレーム平均、2 点補正で gain／offset を Flash に書き込み、起動時ロード。
    • ブラックボディが無ければ 0.1 °C 精度 PT100 付き電気ケトルでも代用、誤差 ±2 °C 程度でデモは十分。
  1. 実装スケジュール（実測 3 日で画像確認）
    Day1：配線 → TN256 パラレルを FPGA へ → Signaltap で VS／HS キャッチ → パネル点灯。
    Day2：SDRAM 読み書き確認 → raw 画像を Matlab へ → ヒストグラム → ルックアップテーブル生成。
    Day3：補正＋擬似カラー＋UART 温度 → 手でヒートシンクに触れながら撮影、「おおっ」となる。
  1. もっとやりたくなったら
  • 高解像度：FLIR Lepton 3.5（160×120）や Boson 320（320×256）に載せ換え、SPI 出力なのでインターフェース変更のみ。
  • GigE 化：Lattice GigE Vision IP を買えば Avalon-ST ストリームを流し込むだけで産業カメラ化。
  • AI 热点検知：8 bit グレーを AXI-Stream で Zynq PS へ送り、YOLO-tiny 動作、>60 °C を検出してアラーム。
  • TEC 追加：検出器温度ドリフト <0.1 °C、測定安定性が跳ね上がる。
  1. 開源／資料まとめ（すべて実機確認済）
  2. ikgg 作 TN256＋Cyclone IV 完全 Verilog（Quartus プロジェクト、ピン割、SDRAM タイミング制約付き）
  3. 低消費電力赤外画像に関する論文：FPGA→ADC 接続、PLATEAU 平坦化の仕組みが詳細記載。
  4. 特許 CN105827999A：図 2 に「検出器→ADC→FPGA→DRAM→表示」のデータフローが丸写し、コピーで OK。
  5. モジュール丸買いなら ehiway 製 256×200 シャッター付き 680 元、STM32 サンプル付き。まずはそこで UART 温度を出してから FPGA 移植でも簡単。

最後にひとこと：
「赤外」って字に intimidated されるな。要は低速グレーカメラ＋ルックアップテーブル。256×200 を動かせば 640×512・放射率補正・NETD<50 mK などの華やかネタはその後でいい。
今の目的は SCI を書くことじゃなく「画面に温度で色が変わる画像を出す」こと。それが動いた瞬間にモチベは爆上がり。

頑張れ。本当にハゲたら報告しに来い！

「いいね！」 2
3

回答ありがとう、本当に素晴らしい回答でした！:+1: :face_blowing_a_kiss:

「いいね！」 1