循环侧抑制网络的红外图像预处理FPGA实现研究

在红外成像预处理中,循环侧抑制网络具有很好的增强图像边缘反差、突出边框的功能。由于循环侧抑制网络处理运算的复杂性,如何实时实现循环侧抑制网络的红外图像预处理成为关键问题。根据简化的循环侧抑制网络处理算法,并结合硬件计算特点,提出一种适合于硬件实现循环侧抑制网络的并行处理结构,采用流水线设计方式在FPGA中实时实现。试验证明：该算法在FPGA内具有与视频流同步的实时性,达到了增强反差、突出边框的效果。用于图像目标实时跟踪系统时,极大地提高了目标的跟踪精度和稳定性。     

基于FPGA的运动目标实时检测跟踪算法及其实现技术

运动目标检测跟踪有关的算法及其基于PC平台的实现已经比较成熟,但实时性较差。将采集的彩色视频流分成灰度和彩色两个数据流,灰度视频用于目标检测,彩色视频流用于跟踪显示。以经典的帧间差分法和背景差分法为基础,根据现场可编程门阵列(FPGA)的特点及片外同步动态存储器的存取控制要求,对这两个算法用FPGA逻辑单元进行了设计和实现。对原始彩色视频流和转换后的灰度视频流的存取使用乒乓操作,在滤波和形态学处理时使用了并行的流水线操作,极大地提高了算法的实时处理能力。在FPGA开发板上构建了一个彩色视频图像中运动目标检测跟踪系统,对系统性能进行了测试。实验结果表明,系统可在多种分辨率和帧率下进行运动目标进行实时检测跟踪;固定背景差分法对目标运动速度无限制,但当使用帧差法对快速运动目标进行有效的检测时,应使目标的帧差间距大于3.2像素。     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

基于改进Mean Shift算法的实时视频目标跟踪

设计了一套嵌入式平台上实现的视频目标跟踪系统.该系统采用CMOS图像传感器获取视频信号,利用Z228多媒体芯片自带的ARM9处理器完成视频信号的控制,并通过MPEG-4硬件编码器实现视频信号的压缩.用Mean Shift算法跟踪运动目标,针对其收敛的局限性设置多个搜索点来提高其跟踪效果.通过减少采样点和标记已计算点来提高代码运行速度,增强了跟踪的实时性.实验结果表明,本系统能以27 fps速率连续稳定地实现视频目标的跟踪.     

一种可见光成像的目标检测跟踪方法

在末制导成像阶段目标占据视场的大部分面积,形状信息丰富,这时对目标体上某一固定点的稳定跟踪成为最主要的需求。针对图像灰度过于集中目标难于提取的问题,在图像预处理阶段提出了依据概率统计的图像灰度均衡的方法;为解决图像边角点的快速检测问题,提出了图像二维投影和滑动卷积相结合的方法;最终为实现快速稳定的跟踪,提出了依据角点匹配的形心跟踪方法。根据此算法的特点研制了FPGA+DSP的硬件平台,充分利用FPGA的并行流水特性和DSP的逻辑运算特点,能快速检测到目标形心和进行稳定地跟踪,验证了方法的有效性和实用性。此方法应用在某课题上,跟踪效果良好,为试验的圆满成功提供了保障。     

星载光电跟踪系统连续帧图像快速识别定位算法研究

为了解决星载光电跟踪系统对连续帧图像快速识别、准确定位的要求.在深入分析连续图像序列特性和星载光电跟踪系统特点的基础上,利用光电跟踪系统转台的角度变化信息,对图像序列进行帧间差值运算以获得目标残差图,并基于残差图和原始图像信息提出了一种新的目标识别定位算法,大大地减小了运算量.结合中值滤波和自适应波门跟踪算法,实现了运动目标的快速跟踪定位.通过对目标实测图像序列的实验,结果证明,该算法具有快速、稳定等优点,能满足星载光电跟踪系统实时图像跟踪的要求.     

一种抗遮挡抗干扰的目标检测跟踪方法研究

研究了复杂背景环境下抗遮挡和抗干扰的目标检测跟踪技术。提出了基于轨迹预测关联的红外/可见光混合决策检测跟踪算法,开发了基于VPX总线架构的FPGA+DSP硬件模块和关键软件模块。结果表明,该方法综合利用红外与可见光两种图像的优势信息检测跟踪同一目标,能够有效地解决目标检测跟踪过程中抗遮挡和抗干扰的问题。     

昆虫运动的跟踪技术

昆虫运动的跟踪对跟踪系统提出了特殊的要求。介绍了用来跟踪昆虫飞行的微型线圈跟踪技术、谐波雷达跟踪技术和图像跟踪技术 ,分析比较了它们的特点。     

基于DSP和FPGA图像采集技术的研究

本文介绍了一种基于可编程逻辑器件(FPGA)和数字信号处理器(DSP)的图像采集系统。采用增强型视频输入处理芯片SAA7111A完成对视频信号的模数转换,以FPGA为数据逻辑控制单元,结合DSP控制实现了对图像的实时采集传输。介绍了系统的整体结构。并详细讨论了FPGA的控制逻辑,DMA图像存取等工作原理。     

海天复杂背景下红外目标的检测跟踪算法

在分析海天复杂背景下红外目标图像特征的基础上,提出适合该环境的红外目标检测算法.该算法采用行均值相减的方法抑制海平面非线性温度场的影响,并进行中值滤波处理.对于更加复杂的环境,选用数学形态滤波法抑制背景中的大面积云团或海浪,从而确定出目标区域来进行目标图像的分割及增强.同时,综合使用图像捕获区域指定、运动目标检测法、弱目标的增强提取、记忆外推功能、数据融合加权跟踪方法,来保证在海天复杂背景下红外目标的可靠跟踪.实验表明,该算法能较好地处理海天复杂背景下红外目标的检测,且算法易于硬件实现,提高目标检测的实时效率.     

在计算机中实现三角函数的硬件解算方法

针对目标跟踪中大量存在的三角函数运算,提出在火控计算机中建立三角函数解算单元,采用硬件实现三角函数解算的设想。而三角函数解算单元是一种可以完成正弦函数解算功能的函数芯片。它的设计核心是以角度值为地址,通过硬件查表计算,可对0到90度的正弦函数值进行查表。查表精度可设计到0.001°,最大查表时间即为函数值的解算时间。余弦查表计算是采用正弦同一芯片,可以根据相位差90度的关系进行查表。实践表明三角函数的硬件解算速度快,精度高,可以替代通常方法的函数解算。因此,如果在火控系统中,设计一个地址译码器电路,就可建立多个三角函数芯片解算单元,通过计算机数据指令,实现对多个三角函数值的并行计算,从而提高系统对多个目标的快速跟踪处理能力。     

基于FPGA的实时图像采集与分析系统设计

当今社会视频技术运用的越来越广泛。针对实时图像采集与分析系统对实时性要求高的特点,研究并设计了一套基于FPGA的图像实时采集与分析系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件,速度快、稳定可靠,研发周期短等特点。整个系统以FPGA芯片为核心,辅以图像采集模块、图像分析算法、图像存储和图像分析模块。实验表明, 该系统较好地符合了系统对实时性的要求。     

基于增量光栅尺的纵横转换图像细分算法实现

针对现有光栅测量方法不能兼顾高速与高精度的问题,为适应电子制造装备高速运动和高精密定位的位移反馈要求,提出基于增量式光栅尺的纵横转换细分测量原理和相应的图像快速处理算法。为了提高光栅图像采集处理速度,搭建基于FPGA的硬件测试平台,先将采集到的图像进行滤波和二值化处理,然后对图像先进行纵横坐标相加,求取像素点最小值得到交点位移值。实验结果表明:应用纵横转换算法并搭载FPGA测试系统,能够达到0.029 μm的分辨率,精度达到0.3 μm。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

FPGA implementation and image encryption application of a new PRNG based on a memristive Hopfield neural network with a special activation gradient

A memristive Hopfield neural network(MHNN)with a special activation gradient is proposed by adding a suitable memristor to the Hopfield neural network(HNN)with a special activation gradient.The MHNN is simulated and dynamically analyzed,and implemented on FPGA.Then,a new pseudo-random number generator(PRNG)based on MHNN is proposed.The post-processing unit of the PRNG is composed of nonlinear post-processor and XOR calculator,which effectively ensures the randomness of PRNG.The experiments in this paper comply with the IEEE 754-1985 high precision32-bit floating point standard and are done on the Vivado design tool using a Xilinx XC7 Z020 CLG400-2 FPGA chip and the Verilog-HDL hardware programming language.The random sequence generated by the PRNG proposed in this paper has passed the NIST SP800-22 test suite and security analysis,proving its randomness and high performance.Finally,an image encryption system based on PRNG is proposed and implemented on FPGA,which proves the value of the image encryption system in the field of data encryption connected to the Internet of Things(Io T).     

高分辨高灵敏度 CCD图像传感器驱动时序设计许涛1,张振海1, *,石志国2,张东红3,侯帅1,张亮1,王健1,

在分析面阵CCD图像传感器结构和驱动时序基础上,针对高分辨率高灵敏度ICX694ALG大面阵CCD图像传感器 ,研究其驱动时序发生器。以现场可编程门阵列 ( FPGA) 作为硬件平台 ,通过Verilog HDL硬件描述语言对该驱动时序发生器进行了硬件描述,采用ISE软件进行功能仿真,并针对XILINX公司的可编程逻辑器件XC3S1000进行了硬件适配。仿真测试表明,FPGA驱动时序发生器能够满足高分辨高灵敏ICX694ALG大面阵CCD图像传感器驱动要求,达到了设计要求。     

基于AD9854重离子治癌加速器高频控制器设计

介绍了兰州重离子治癌加速器治疗装置的高频控制系统原理、软件设计、硬件配置和布局。提出并实现了对重离子治癌加速器高频控制系统的高频腔体的精确控制。在硬件上,重离子治癌加速器高频控制系统硬件平台由监视控制板和数据分析板两部分构成,采用双FPGA+DSP+DDS+PXI 结构,此结构具有强大的数据处理能力,其核心器件是FPGA和DDS。通过设计编写FPGA VHDL代码实现对DDS芯片的配置,产生的IQ两路信号,分别发送到高频腔、幅度调制器以及偏流电源上,完成幅相同调和频率调制。通过该设计,实现与DAC和ADC操作配合进行高速高效的数据传输,产生高品质束流。