激光光靶图像识别和测量方法的DSP实时实现

针对火炮光电窥膛系统中对激光靶图像自动识别和测量中的高效、准确、实时性的要求,设计了一套DSP(Digital Signal Processing)快速运算方法的硬件实施方案.介绍了基于高性能DSP实时处理的硬件原理框图,重点分析了硬件系统中的大量数据交换瓶颈问题,存储器访问的软件优化和分配机制以及快速定标量化的压缩存储机制.实践证明该方案有效地提高了系统在实时测量中的应用价值.     

基于IECM特征匹配的红外弱点目标快速检测算法

提出了一种新的复杂背景下低信噪比红外弱点目标检测算法。根据红外弱点目标在图像中的三维空间特征,从空间认知的角度出发,将三维的灰度分布特征转化为二维的等高线曲线特征,建立红外图像的等高线图(IECM)描述,利用图论中的树结构(等高线树)形式化地表达等高线的空间关系,在此基础上,给出弱点目标检测的等高线树检测准则,同时给出了等高线划分等级的选择方法。理论分析与实验结果表明,该算法具有良好的检测性能,且结构简单,利于硬件实时实现。在信噪比为1.4的情况下,对红外图像序列的检测概率为96.3%。     

基于多速率交互式多模型的快速光电跟踪算法

针对交互式多模型粒子滤波算法运算量大的问题,提出了一种基于多速率跟踪思想的交互式多模型算法.该算法根据各模型假定的机动性,采用不同的数据更新速率,实现了模式空间和测量空间的混合滤波.同时,多模型综合选配了不同的滤波算法,其中,弱机动模型匹配卡尔曼滤波器,强机动模型匹配粒子滤波器.仿真结果表明,与传统的交互式多模型粒子滤波算法相比,本文算法在保证滤波精度的基础上,具有较低的计算复杂度,降低了约38.9%,能够有效地改善光电目标跟踪系统的可靠性和实时性.     

基于干扰对消的红外焦平面非均匀性校正算法

红外焦平面器件的非均匀性产生机理复杂,难以准确拟合探测元响应曲线。提出了一种基于相关干扰抵消的非均匀性校正算法,以预先采集到的一帧黑体面源图像做为自适应干扰对消器的参考输入图像,自适应滤波器由参考输入图像迭代计算出待校正红外图像的空间噪声的最佳估计,实现从空间噪声中提取真实图像信号。自适应滤波算法采用变步长最小均方误差算法,减少了算法的运算量,提高了算法的收敛速度。理论分析以及针对实际红外图像的仿真结果表明,提出的算法校正效果好,收敛速度快,更易于工程实现。     

旋转扫描序列图像的全景图拼接方法

针对火炮身管内表面观测的特殊需求,考虑到传统的图像拼接方法效率低或精度低的缺陷,提出了一种硬件和软件相结合的基于旋转扫描序列内表图像的全景拼接方案和图像拼接算法.该方案用步进电机驱动45.平面反射扫描镜和CCD相机同步旋转来实现对等距内表面序列图像的快速获取,利用获取的序列图像根据步进电机的步进角度完成内表面全景图像的粗级拼接,即在拼接中首先对步进旋转角度θ和图像素距离P进行标定,然后根据标定结果选取待配准的子图像区域,在子图像区域中采用基于相化相关的图像配准方法对图像进行像素级配准,从而完成对序列图像的精级拼接.为了实现图像的平滑过渡避免出现拼接痕迹,最后提出了基于人眼视觉特性的高斯函数权值加权图像融合过渡的方法.试验和仿真结果表明:该方案能够实现内表图像的快速高精度全景拼接,拼接的精度达到像素级,拼接时间小于500 ms,能够满足内腔表面观测的实时性需求,非常适合工程实际应用.     

DMA在高速红外图像实时处理系统中的应用

针对某红外成像定位系统对红外序列图像处理和诸如图像去噪、非均匀性校正、图像自适应分割、图像测量、数模解算等算法的实时性能要求，提出采用DSP DMA（存储器直接访问）方式处理系统中的转移和大量交换高效方案。以AD21062和EP1C6组成的数字图像处理系统为例，介绍DMA操作在高速红外实时图像处理系统中的应用，并给出具体的设计。实验表明，该设计方案可以使DSP从大量的数据搬移操作中解脱出来，专门的图像处理算法操作能够有效地提高数字图像处理系统的实时性，解决了系统的瓶颈问题。     

双线阵CCD交汇测量系统结构优化与精度分析

双线阵CCD交汇测量系统在检测目标着靶点坐标方面具有十分广泛的应用。在介绍双线阵CCD交汇测量原理的基础上,综合分析了交汇测量精度与系统结构参数之间的关系,建立了相应的数学模型,给出了最优结构参数设计的方法。利用计算机仿真技术对其进行了分析,得出在相应技术指标要求情况下的最优化系统结构,并给出了靶面坐标测量误差的三维分布图。     

大口径离轴中波红外连续变焦系统设计

基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器,采用离轴折反射式结构设计了一种大口径长焦距红外连续变焦光学系统.系统分离轴无光焦度和透射式连续变焦两部分,通过光瞳匹配和冷屏匹配将两部分组合起来进行优化,解决了透射式连续变焦系统因材料限制不能实现大口径、共轴连续变焦系统短焦遮拦比大和离轴三反变焦系统像面移动的缺陷.系统工作波段为3.7~4.8μm,焦距范围250~2 000mm,变倍比为8×,F数为4,满足100%冷光阑效率.在空间频率16lp/mm处系统的MTF值大于0.5,具有像质好,分辨率高等特点,满足设计要求.     

一种新的基于平稳小波变换的红外焦平面非均匀性校正技术

在分析固定图案噪音频率分布的基础上,提出了一种利用平稳小波进行非均匀性校正的方法.选择合适的小波函数对红外图像序列进行分解,从而估计出非均匀性校正的增益和偏置系数,最终实现红外焦平面阵列的非均匀性校正.利用小波的多分辨性质,提高了低频部分的频率分辨率,有效的抑制了一般基于场景统计校正算法中易于出现的“人工鬼影”现象.用真实的红外图像序列进行了处理,实验证明了算法的优越性.     

一种成像测量靶面同心圆的自适应检测算法

针对特殊环境下基于CCD成像的高准确度测量系统中,由于摄像机沿轴运动和绕轴旋转过程中其光学中心和靶面同心圆圆心不同心及同心圆图像的圆心在一定范围内随机变化而影响测量结果问题,提出了一套基于小范围内改进的Hough变换的共点直线检测快速算法、基于统计采样的同心圆分割区域自动划分算法、基于最小二乘拟合的同心圆参量高准确度检测算法.实现了对同心圆的自适应区域划分和高准确度检测.仿真和试验证明了该算法的有效性.