基于FPGA的高分辨率红外目标检测技术研究

本次研究面向红外对空预警探测领域的实际问题,开展高分辨率红外图像目标检测算法设计与工程化应用验证。文中研究设计了基于中值滤波、卷积滤波核形态学滤波等的目标检测算法,并基于FPGA平台进行硬件移植验证与测试。实验表明本文采用的方法可以实现对高分辨率红外图像的目标检测功能,并且基于FPGA硬件提升算法的运算速度,使算法在FPGA硬件平台上完成实时运算传输的要求。     

基于FPGA的光纤光斑中心定位算法研究

为了解决传统数字图像处理算法中数据运算量大、复杂度高、耗时长的问题,提出一种基于可编程门阵列（FPGA）光纤光斑中心定位的方法。采用数字信号处理系统,利用开发工具（DSP builder）,设计了光斑图像预处理算法和边缘检测算法,用最小二乘法拟合光斑边界,采用流水线设计,增强了数据处理的并行能力,提高了处理速度。在Cyclone V平台上进行理论分析和实验验证,取得了光斑图像边界、中心坐标数据。结果表明,在保证对光斑中心定位的绝对误差小于0.1pixel的条件下,使用FPGA比计算机运算速度能提高21倍以上。该研究能够在FPGA平台上快速准确定位光斑中心。     

基于FPGA的实时红外图像处理方法研究

随着计算机、集成电路等技术的飞速发展,红外图像处理无论在算法、结构上,还是在应用以及普及程度上都取得了长足的进展。本文在深入分析各种数字图像处理方法的基础上,采用了一种新的中值算法对传统红外图像处理方法进行了改进,有效地改善了数据的处理结果并明显降低了系统逻辑资源的占用。此外,还通过FPGA板卡对本算法其进行验证。实验结果表明,本系统设计的算法能够很好地完成大容量数据流的实时处理,达到了预期的设计目标。     

光斑中心位置方法的研究

在一些实际测量过程中,由于光斑的中心位置的确定会产生偏差,使测量计算的结果会有很大的误差。基于这一点,利用Matlab软件对光斑图像进行处理,给出了新的光斑中心位置算法,并与灰度重心法进行比较。     

基于FPGA的电视/红外视频信号检测电路设计

在基于电视/红外图像搜索、跟踪的光电装备中,由于长距离传输衰减引起视频信号丢帧或光电转台转动产生的电磁干扰叠加在视频信号上导致视频信号不稳.提出了一种通过FPGA实现的电视/红外视频信号检测电路,该电路能检测出视频信号的不稳、丢帧,更能避免由转台转动产生的电磁干扰对视频信号检测的误检测.     

无衍射光斑整体中心检测算法

无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特性,可应用于精密测量领域中的直线度误差测量,具有对准灵敏度高、测量位置连续等优点.无衍射光环栅状光斑中心的对准精度对直线度误差测量精度有决定性影响.提出一种元衍射光斑整体中心检测算法,它能利用整幅图像的全部数据来计算中心位置,实验证明该方法具有亚像素定中精度和强抗干扰能力.     

基于FPGA和红外检测技术的智能监控系统的研究

随着社会的发展和科技的进步,犯罪率也日益激增,对于智能监控系统的研究已经成为热门课题。以往的监控系统存在被动无法独立工作、耗时、灵活性差的缺陷,本文采用ALERA公司的CYCLONE IV系列EP4CE6F17C8芯片,以quartusII 11.0构建软件开发平台,对智能监控系统进行开发设计。系统设计更加智能化,避免大量人员消耗,功耗低,灵活性好,多模块报警机制,能更好的完成异常处理,具有更好的稳定性和实时性。     

基于圆拟合的激光光斑中心检测算法

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术，检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度，传统的检测算法如重心法，Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足，基于圆拟合的激光光斑中心检测算法是根据最小二乘原理用圆来逼近激光光斑轮廓，该算法除了可以检测光斑中心外，还可以检测光斑半径，达到亚像素级的定位精度，具有很快的计算速度，可适用于实时的光学测量。     

四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法

为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布的光斑在探测器各象限内的光能量,从而对应各象限输出的光电流,得到包含光斑位置信息的正态分布关系式。再通过标准正态分布表查询快速求解出光斑中心位置,将算法在硬件上实时地实现。最后,分别对基于高斯分布的定位算法和基于圆模型的传统算法进行仿真与实验验证。结果表明,基于高斯分布的定位算法的测量精度相较于传统算法提高了43.8%。由此证明基于高斯分布的定位算法能有效提高激光光斑中心位置测量精度。     

基于激光打靶机的红外光斑测量

本文介绍了一种基于激光打靶机的软件测量方法,该方法利用激光打靶机的靶面作为探测器阵列,通过对探测器输出信号的处理获得光斑直径大小．     

红外光控人流量统计系统

为了实时统计教室、实验室、图书馆等开放教学场所的人数,实现教学管理自动化。系统采用对红外光线的通断检测的方法来统计进出实验室人数,当有人通过时挡住红外光,输出信号与可编程逻辑器件连接,通过红外收发输入信号顺序的判断,主程序对两路信号进行加减计数;经译码、显示、报警等模块的连接实现可逆流量统计功能。实验表明该系统具有测量精度高,抗干扰能力强、功耗低等特点。设计的创新在于红外检测与可编程器件结合了成本,提高了实时可靠性。     

基于FPGA的图像光点中心坐标提取

设计了两轴转台的一部分,主要实现图像的采集、处理和光点中心坐标提取的功能。系统利用FPGA作为核心控制器,通过Verilog硬件描述语言设计出视频采集模块、PLL锁相环时钟管理模块、I2C总线模块、SDRAM存储模块和LCD显示驱动控制模块;光点中心坐标提取时,先对图像进行4邻域平均法滤波,然后求取光点图像块的中心位置作为光点的中心坐标,实现十字光标的跟踪;最后通过实验调试,验证了系统功能。     

基于FPGA的实时视频图像几何校正系统设计

基于后向映射查找表结构的几何校正算法的研究,针对双线性插值算法的特殊性,提出了四邻域像素的图像存储和插值方法,实现了图像插值时对静态存储器SRAM的快速随机读写。根据该方法设计的基于FPGA的实时视频图像几何校正系统的视频延时小于一帧,只需要改变视频图像的后向映射查找表,就可实现不同映射的视频图像几何校正。     

视频检测算法研究与FPGA实现

视频检测、跟踪、识别一直是智能监控、视频检索、模式识别相关领域研究的热点。在此使用FPGA作为系统的控制模块,实现了基于背景寄存检测算法的检测系统。该系统在满足实时性要求的同时,较好地完成了检测任务。并用在QuartusⅡ,ModelSim进行混合仿真,避免了硬件平台的限制,增加了实现的成功率。     

被动红外探雷系统中的图像矫正

车载式被动红外探雷系统中,由于存在探测系统的主光轴与地面法线的夹角,热像仪所获取的图像存在着较大的畸变,影响了地雷探测的准确率。从图像畸变产生的原因入手,根据从物平面到像平面的坐标映射算法,在VC++6.0环境下实现了对畸变图像的矫正。实验结果表明,当红外热像仪置于2 m高度,探测距离为20 m时,矫正后图像与20 m正视图像各对应像素点灰度值之差均小于8,具有相似性。本算法适用于红外探雷车辆的图像处理系统。     

基于FPGA的红外图像实时非均匀性校正

红外焦平面阵列是当今红外成像技术发展的主要方向,它灵敏度高,探测能力强,但也有其非均匀性较差的缺点。非均匀性校正技术对于红外焦平面阵列的应用起着关键的作用,两点校正算法作为一种实用、高效的校正算法被广泛的应用,它流程简单固定,非常适合用FPGA实现。文章介绍了利用FPGA硬件实现焦平面探测器非均匀性的两点校正算法,并对非均匀性漂移的现象采取了实时修正,部分弥补了两点校正算法的不足,达到了预期效果,满足系统要求。     

基于FPGA的非制冷红外热成像系统研究

为降低非制冷红外热成像系统的功率损耗并减小其体积,介绍了一种基于FPGA架构的非制冷红外热成像系统.采用SOPC设计技术,在FPGA内部定制了可编程嵌入式处理器NiosⅡ,实现了系统的任务管理和数据通信;设计了一种简洁的流水线结构,实现了非均匀校正、盲元补偿和自适应图像增强等实时信号处理功能.对所设计非制冷红外热成像系统的测试结果为噪声等效温差(NETD)小于80 mK. 成像质量清晰稳定.与传统结构相比,该系统结构更简单,体积更小.     

基于中心点的实时红外目标检测方法

针对仅配备CPU的红外成像系统,本文提出了一种基于中心点的实时目标检测方法。遵循轻量化的设计原则,首先引入了低计算成本的特征提取网络,并在此基础上设计了相应的特征融合模块以充分利用不同阶段提取的空间和上下文信息。同时为了进一步提高网络的表征能力,提出了一个背景抑制模块以完成对前景区域的特征增强,并最终通过轻量检测网络实现对目标中心点及其相应属性的预测。在红外空中目标数据集上的实验表明,本文所提方法能够在CPU上以21.69 ms每帧的速度达到90.24%的检测精度。与经典的Tiny-YOLOv3相比,在计算量和参数量仅为前者21%和11%的前提下,检测精度提高了10.94%,并且检测速度提高了10.02 ms,证明了方法在实时红外系统中的巨大应用潜力。