基于FPGA的大面阵CCD高帧频驱动电路设计

介绍了Dalsa公司的33M像素大面阵CCD的内部结构,着重分析了该款CCD的驱动时序.针对大面阵CCD图像传感器帧频较低的缺点,设计了基于现场可编程逻辑门阵列的驱动电路.改进了CCD芯片的偏置电压电路,提出了4 路同时输出以提高帧频的电路设计方法,最高帧频可达2.7帧/s ,相比单端输出时的0.7帧/s提高了约4倍.选用FPGA作为核心器件,使用VHDL语言设计驱动时序,在ISE和Modelsim环境下对所设计的驱动时序发生器进行仿真实验.实验结果表明,所设计的驱动电路能够满足大面阵CCD高帧频应用.     

高帧频大面阵CCD相机大容量存储与高清显示系统

为了解决高帧频大面阵CCD相机图像数据量较大、存储实时性较低、高清图像显示中灰度级损失等问题,设计了一种大容量存储与高清显示系统.首先,结合高帧频大面阵CCD相机的特点,详细介绍了大容量存储与高清显示系统的组成;其次,为了满足面阵CCD相机高数据率的存储需求,对SATA硬盘Ultra DMA模式的读写方式进行了针对性的设计;然后,详细阐述了12 bit高清显示器DVI接口的设计;最后,对系统的存储速率进行了测试,并且对普通显示器和高清显示器显示的图像进行了比较.实验结果表明:系统在Ultra DMA模式下实际传输速率最高可以达到85Mb/s,12 bit高清显示器显示图像的对比度更强、层次更分明,提高了面阵CCD相机图像数据存储的实时性,同时保证了高灰度级图像的无损失显示.     

基于大面阵摄像机的多处理器跟踪系统的设计

为了解决高帧频大面阵数字摄像机数据量大,跟踪器实时性很难满足的问题,设计了基于双数字信号处理器TMS320C6203B的电视跟踪平台,合理组织双数字信号处理器的图像数据,即其中一个数字信号处理器用于全视场捕获目标,使运算量减少了数倍;另一个数字信号处理器根据捕获到目标大小和位置确定跟踪区域,在跟踪区域内进行全分辨率跟踪,既实现了快速目标捕获,同时又保证了跟踪精度.此系统在保证实时性的前提下,实现了对帧频为74 Hz,面阵为1280x1024的数字摄像机多达5个目标的跟踪.     

高速红外视频采集系统设计

提出了一种高速红外视频采集系统,重点介绍了系统关键模块——PCI-E采集卡的设计与实现。采集卡主要基于Kintex7系列现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的硬件结构,利用Aurora核与Xilinx 7系列PCI-E核成功地将高速光纤传输以及PCI-E技术应用于此系统。实验结果表明,这种高速红外视频采集系统可以稳定、可靠地长时间工作,非常适用于高帧频大面阵红外视频的实时采集、显示与存储。     

基于FPGA的多通道面阵CCD拼接成像系统

针对现有的CCD系统技术无法同时满足大面阵与高帧频的问题,提出了一种基于FPGA的高速多通道CCD拼接系统。采用智能化的AD芯片,配置生成精确且接收反馈的CCD驱动信号。调用FPGA内置的IP核,利用乒乓操作的思想操控DDR2完成多通道图像的拼接,百万像素CCD以100帧的速度处理。对多通道影响图像非均匀性进行分析,将处理图像的得到的参数反馈给AD芯片,实时调整各通道的增益,在硬件驱动电路上完成自适应非均匀性校正。经验证,该系统极大地提高了大面阵CCD的显示帧频,多通道拼接后获得较高成像质量。     

模块化机载可见近红外焦平面系统

以航空机载遥感仪器为应用背景,提出了一种模块化焦平面系统,实际完成了最高帧频可达300 fps的大面阵可见近红外焦平面系统的研制。通过机电热一体化设计,提高焦平面技术集成度,避免相互分离造成的信号衰减和易受干扰。同时将先进的高速光纤传输技术引入航空遥感领域,数据率达到1.6 Gbps以上,保证高数据率的同时降低了系统互连的复杂程度,提高了数据传输的抗干扰能力。阐述了系统设计思想及可见近红外CCD探测器工作原理,并对其中的机电热集成设计、高速总线接口、高速光电接口等关键技术进行了详细分析。最终实现高帧频大面阵机载可见近红外焦平面系统的小型化、轻量化及模块化,最高数据率达2.5 Gbps,系统信噪比达到400以上。     

基于FPGA的IRFPA非均匀性自适应校正算法实时实现

红外焦平面阵列(IRFPA)的非均匀性校正(NUC)是红外图像处理系统中的重要环节.在研究了基于神经网络的NUC算法的基础上,提出了一种采用FPGA基于神经网络的非均匀性自适应校正算法实时实现硬件方法,该方法利用流水线技术和并行处理结构,大大提高了系统的运算速度,特别适用于大面阵、高帧频红外焦平面成像系统;而且系统仅利用了一片FPGA,体积小,功耗低,便于系统的小型化.     

红外热成像系统应用于反潜探测的分析

大面阵、高灵敏度的红外焦平面探测器技术的逐步成熟为红外热成像系统进行反潜探测的设想的可行性提供了保证，理论计算和分析表明：采用焦平面探测器的红外热成像系统可以在一定距离上分辨海面海水的细小温度差异，并可在高帧频下快速扫描大范围的海面，在反潜探测中有较好的应用前景。     

基于FPGA的高速大面阵成像系统设计

为了获取高帧频大面阵图像数据,设计了一套基于FPGA结合CMOS图像探测器的成像系统。首先,介绍了国产GSENSE6060图像探测器的特性和设计方法。然后提出了成像系统的供电等硬件设计。最后,重点研究了基于Xilinx公司Virtex-5型FPGA的CMOS图像数据训练算法,保证了数据采集的准确性。试验结果表明,所设计的成像系统在6 144 pixel×6 144 pixel分辨率时,帧频达20 frame/s,图像数据峰值速率16 Gbit/s,且读出噪声优于4e^-。目前,系统已经工程应用,其功能、性能满足了项目实际需要。     

支持像移补偿功能面阵CCD相机驱动电路系统

为了设计一种支持电子式像移补偿功能的高帧频大面阵CCD驱动电路,满足像移补偿功能.论文首先给出了大面阵CCDFTF5066M的基本驱动电路,然后在其基础上通过增加一个像移补偿时序发生器与主时序发生器SAA8103配合工作来实现电子像移补偿,给出了像移补偿发生器内部设计结构,所增加的像移补偿时序发生器只用于产生曝光期间所需的几个垂直转移驱动时序和转发SAA8103 产生的时序信号.选择了FPGA作为像移补偿时序发生器,并且进行了时序仿真.最后对设计的驱动电路进行了室内像移补偿实验验证,取得了很好的补偿效果,该驱动电路系统支持最大帧频可达2.7 F/s,信噪比达到了66 dB.该驱动电路能方便地选择输出通道数量和输出方式,使相机适用于不同的场合.     

A semi-automatic seeded region growing algorithm for video object localization and tracking

This paper describes a semi-automatic method for moving object segmentation and tracking. This method is suitable when a few objects have to be tracked, while the camera moves and fixates on them. The user delineates approximately the initial locations in a selected frame and specifies the depth ordering of the objects to be tracked. First, motion-based segmentation is obtained through an initial application of a region growing algorithm. The partition map is sequentially tracked from frame to frame using motion compensation and location prediction. The segmentation map is obtained by the region growing algorithm. Translational motion is assumed for the moving objects, and local intensity or color average may be used as additional features. A post-processing procedure regularizes the object boundaries over time.     

基于多特征融合的运动对象识别算法

为提高视频检索的准确率,提出了一种基于多特征融合的视频运动对象识别算法。该算法首先使用基于背景帧构造及关键帧截取的方法提取视频中的运动对象的区域;然后分别提取运动对象的局部特征SURF描述子和全局特征如颜色直方图、边缘直方图等,并使两者融合为统一的特征向量;最后使用支持向量机对特征进行学习和识别,用以识别视频对象。实验证明该算法有效地提高了视频中运动对象识别的准确率。     

一种新型车牌定位算法的研究

车牌定位过程中,由于光照变化、视点和距离变化、复杂背景等原因,图像传感器很难获取到高质量的图像。为了克服这些问题,本文在融合滤波的基础上,将一种基于模糊算子的彩色图像边缘检测方法用于车牌定位中,结合数学形态法和改进后的4-邻域标记法,以及车牌文本区的先验知识找到车牌的准确位置。本文用影像传感器对不同环境条件下获取的300多幅图像进行实验,结论验证了这种方法有效地克服了非车牌区域噪声的干扰,提高了图像质量,而且车牌定位准确率达到98.3%,证明了算法的有效性和鲁棒性。     

频繁抖动相机下的运动目标快速检测算法

为了区分相机抖动导致的图像运动与真实目标导致的图像运动,提出一种新的算法,其分析了两类运动分布,而不是亮度/彩色分布.一类运动分布是长时间范围建立起来的,其仅包含背景运动.另一类运动分布是短时间范围建立起来的,既包含背景运动也包含目标运动.最终通过对这两类运动分布的差分进行阈值分割实现运动目标检测.该算法运行速度快,且内存开销低,实验表明其在有着频繁相机抖动的室内及室外场景中表现出优异的性能.     

基于自适应Lab色差阈值的ViBe运动目标检测算法

针对视觉背景提取算法(ViBe)对光照变化和运动 阴影敏感、提取的运动区域容易产生空洞的问题,本文提出了基于自 适应Lab色差阈值的ViBe运动目标检测算法。根据图像的局部背景亮度与色彩的空间频率对 人眼视觉的影响,自适应的确定 每个像素点的色差阈值,用于像素点与背景模型的匹配;然后,利用邻域像素点的空间一致 性原则,对检测结果进行修正; 最后,统计各连通域的面积,去除小面积的运动目标。实验结果表明,本算法可以有效的适 应光照变化、抑制运动阴影、填 补运动区域的空洞,具有比ViBe算法更好的检测效果。     

彩色序列图像中的人脸快速定位研究

在模式识别与图像处理研究领域中,人脸定位是一个备受关注的研究方向。提出了一种彩色序列图像中实现人脸快速定位的方法,该方法首先利用差分算法初步确定图像中运动的区域。接着用分段的方法对运动区域进行肤色分割,排除非皮肤部分。最后根据先验知识,采用一系列的有效措施对候选人脸区域进行过滤,实现人脸定位。实验结果显示,论文研究的方法不仅能基本达到实时,而且具有较好的鲁棒性。     

基于模糊聚类的运动对象分割算法研究

为了从视频序列中分割出完整的、一致的运动视频对象,该文使用基于模糊聚类的分割算法获得组成对象边界的像素,从而提取对象。该算法首先使用了当前帧以及之前一些帧的图像信息计算其在小波域中不同子带的运动特征,并根据这些运动特征构造了低分辨率图像的运动特征矢量集;然后,使用模糊C-均值聚类算法分离出图像中发生显著变化的像素,以此代替帧间差图像,并利用传统的变化检测方法获得对象变化检测模型,从而提取对象;同时,使用相继两帧之间的平均绝对差值大小确定计算当前帧运动特征所需帧的数量,保证提取视频对象的精确性。实验结果证明该方法对于分割各种图像序列中的视频对象是有效的。     

彩色伪随机编码结构光解码方法研究

在采用伪随机序列生成彩色条纹作为投影图像的基 础上提出了一种对彩色伪随化编码结构光三步 解码新方法。首先,建立向量梯度算子将Canny算子推广到彩色多通道图像,对彩色带状图 像进行彩色边缘检测,确 定边缘特征的位置信息;其次,采用引导式K-means聚类算法和 颜色分辨能力较强的颜色不变量对图像进行颜色识 别和分类,继而获得边缘特征的颜色信息;最后,提出分步窗口匹配算法对边缘特征序列进 行匹配,从而确立拍摄 图像和投射图像上的边缘特征的对应性。实验结果表明,提出的解码方法在不需要假定被测 物体表面颜色和纹理结 构的条件下,依然能够有效地提高解码的精度,具有较强的鲁棒性。     

An economical color-television camera utilizing a silicon vidicon for electronic color separation

A new image device designed to electronically separate two kinds of color components from an optical image utilizing photoelectric properties of the surface of a silicon-vidicon target, and an economical color-TV camera using this device are proposed. This system requires neither special construction of a camera tube target to obtain index signals for color separation nor bias lighting. Crosstalk components present in the color signals from the color camera tube are corrected by circuitry. This color camera is about three times as high in sensitivity as that using an antimony trisulfide vidicon. It has many other features, including the capability of imaging a fixed object, without burn-in for a long time, as well as high reliability and long life.     

基于图像融合的运动前景检测方法

提出了一种有效的运动前景检测方法。该方法根据图像融合思想,将背景帧与监控视频的当前帧在R,G和B颜色通道分别进行融合,形成包含背景帧和当前帧视觉信息的单一融合图像。之后根据背景区域与前景运动目标在饱和度上存在较大差异的现象,使用大津算法分割融合图像的饱和度分量图,形成运动前景二值图。经形态学处理后,形成了目标区域较完整、背景干净的运动前景检测图。实验结果显示,该算法具有较好的前景检测性能,解决了背景减法过分依赖背景帧的缺陷。