基于分段线性模型的卡尔曼滤波非均匀校正算法

为了降低探测器响应的漂移以及非线性对非均匀性校正的影响,提出了一种基于分段线性模型的卡尔曼滤波红外焦平面阵列非均匀性校正算法。该算法引入探测器响应曲线的分段线性模型,对基于卡尔曼滤波器的红外焦平面非均匀性校正算法进行了扩展和改进,不仅能减小探测器的偏置和增益随时间漂移对校正的影响,而且还能消除探测器响应非线性对非均匀性校正性能的影响。一组利用真实红外图像序列进行的实验验证了该算法可获得较好的校正性能。     

短波红外相机响应非均匀性校正方法研究及仿真

介绍短波红外相机非均匀性校正的两种基本方法,两点校正法以及多点校正法,同时提出改进算法即定标和场景融合的校正算法。此方法能够自适应克服红外焦平面阵列探测单元的响应漂移现象,克服外界环境改变带来的校正误差,实现短波红外相机在工作时间延长和多变环境情况下的高精度实时非均匀性校正,且不需要重新定标,方法简单,效果明显。采用像元数为320×256的红外焦平面阵列进行红外相机非均匀性实时校正实验,并将三种方法用MATLAB软件分别进行仿真,实验结果达到预期目的,校正效果良好。     

整数小波变换在图像处理系统中的应用

随着互联网的普及和图像应用范围的不断扩大,对图像的处理提出了新的要求,为满足高速实时图像处理的要求,提出一种基于FPGA为辅助单元,ADSP-BF561处理器为核心图像数据处理单元的并行系统结构。其中DSP负责图像处理,FPGA负责实现整个系统的数字逻辑及I2C总线的配置,增加了该系统的灵活性及实时性。同时结合离散整数小波变换算法,在硬件系统上实现了整数小波变换,取得了较好的试验效果。     

MOS电阻阵的非均匀性测量及补偿方法研究

红外MOS电阻阵列是现代红外成像仿真系统中的关键元件。由于MOS电阻阵具有较强的热非均匀性,因此在进行红外仿真时必须对其进行实时补偿。文中对基于MOS电阻阵的关键技术——MOS电阻阵帧元非均匀性补偿技术进行深入探讨和研究,并提出了相应的解决方案:通过离线测试,实测得到每一帧元的电压温度特性曲线,建立电压温度补偿数据表格,使得驱动MOS热电阻面阵的灰度数据与表格数据相匹配,从而实现对MOS电阻阵的修正。实验证明,文中提出的方法能够很好地解决对MOS电阻阵非均匀特性进行补偿的问题,并已在基于MOS电阻阵的红外场景生成器中应用,取得了满意的效果。     

单光子发射CT系统的非线性校正

均匀性是ＳＰＥＣＴ（单光子发射计算机断层成象）系统的一个重要的技术指标,非线性失真是影响均匀性失真的主要原因之一,提出一种实时非线性校正方案,采用最小均方差法计算校正参数,并通过加入随机数消除截取误差的措施,使系统达到了良好的均匀性。     

弹载雷达信号处理SoC的设计与实现

为满足系统实时性要求,给出了一种弹载雷达信号处理系统的可编程SoC设计方案.它以SoC技术为基础,将雷达信号处理所需的专用功能模块尽可能地集成到一块芯片中,提高了芯片的通用性.将A/D采样、数字下变频、脉冲压缩、动目标检测、求模和恒虚警等功能模块集成到一片内嵌CPU硬核的FPGA芯片上进行测试验证,同时通过性能改善策略,提高了片上系统性能,满足了信号处理实时性要求.测试分析表明:该芯片具有快速的处理能力、较大的数据存储容量以及功耗较小的优点,且芯片中各模块间具有很高的通信速度.     

基于高阶统计量的红外焦平面非均匀校正算法

根据高斯噪声高于二阶累积量为零的特性,提出基于高阶统计量的红外焦平面非均匀校正算法,可从图像场景中自适应估计阵列单元的增益和偏置参数．提出的算法包含两个部分,第一部分利用统计矩和累积量周期估计红外焦平面的模型参数,第二部分利用维纳滤波恢复真实图像．仿真图像序列表明这种算法有效降低了固定图案噪声,达到了较高的非均匀校正水平．     

基于ARM和FPGA高速1553B总线测试系统的设计

鉴于传统的1553B总线设备传输速率低、接口单一化等不能满足实际应用需求的问题,利用Zynq-7000芯片设计一套基于嵌入式ARM控制器和FPGA的高速1553B总线测试系统.采用自顶向下的设计方法,对ARM(PS部分)、FP-GA(PL部分)分别进行设计.PS部分采取USB和以太网双接口完成跟PC机的数据通信;设计IP核实现符合1553B总线协议的编解码处理功能.通过Xilinx自带仿真工具ISE Simulator对各个模式下消息传输进行时序仿真,表明系统提高了1553B总线接口传输速度,使得总线设备与PC机通信更加方便满足实际应用.     

CPLD在数字给定中的应用

介绍了一种基于复杂可编程逻辑器件的数字给定单元的设计方案.在原有电路的基础上,采用了ALTERA公司的MAX7000系列器件.MAX7000产品采用先进的CMOS工艺制造,基于电可擦除可编程的只读存储器(EEPROM),提供密度范围从600到10000的可用逻辑门,速度达3.5ns的管脚到管脚延迟.MAX7000器件支持在系统可编程能力(ISP),可以在现场轻松进行重配置.整个设计节省了元件数目,简化了电路设计,而且满足了现代电路日益向高集成度方向发展的要求.     

基于DM642的实时图像处理系统的研究

本文以TI公司的数字信号处理器TMS320DM642为核心,以现场可编程门阵列器件FPGA实现OSD功能,实现了实时的基于灰度变换的图像目标识别处理。重点介绍了所研制系统的硬件组成、灰度变换的工作原理和应用,取得了良好的结果。     

视觉片上系统芯片

介绍了CMOS图像传感器领域的一个重要研究分支——视觉片上系统(SoC)芯片.重点阐述了视觉SoC芯片的研究背景、应用领域、国内外的研究动态和关键科学技术问题.围绕开展的研究内容和取得的研究成果,详细地介绍了视觉图像信息处理的特征、视觉SoC芯片的架构、芯片的电路设计、视觉SoC芯片实现和测试结果.它具有图像处理速度快、功能强、功耗低、体积小和成本低的优点,在高速运动目标的实时追踪、机器人视觉系统、图像识别、智能交通和虚拟现实等领域具有广泛的应用前景.     

用于多处理器媒体SoC设计的实时总线调度优化策略

为了减少多处理器媒体系统芯片（SoC）总线任务调度过程中的处理器性能损失，从减少总线任务冲突的角度出发，提出了改变任务属性和调整任务优先级相结合的总线任务调度优化策略.在保证任务实时性的前提下，通过增加原有任务可执行时间，将原有任务划分为多个子任务，动态调整任务优先级，充分利用总线的空闲时间执行部分任务，减少了总线任务冲突，降低了处理器因等待数据源而引起的性能损失.将该方法应用于多处理器媒体系统芯片MediaSoC3221A的设计中，当进行运动图像专家组（MPEG）实时解码时处理器的性能损失从原来的4.7%减小到0.1%.     

基于场景运动分析的红外图像非均匀性校正

提出了一种基于场景运动分析的红外焦平面阵列成像的非均匀性校正算法,通过利用各探测器单元的输出在时间轴上形成的特征进行图像序列的块匹配,以获得各探测器元的相对响应关系,完成红外图像的非均匀性校正.该算法不仅能适应非均匀性随时间和环境的变化而发生缓慢变化的情况,而且对普通基于场景分析校正算法中形成的校正虚像也有很好的抑制作用.     

基于LabVIEW的纤维投料机非线性偏差校正

针对纤维投料机在纤维称量过程中偏差过大的现象,在分析纤维投料机结构与工作原理的基础上,基于LabVIEW对纤维称量过程的数据采集,利用回归分析及最小二乘拟合原理,建立了纤维投料机质量称量过程非线性校正数学模型,并利用 LabVIEW 上位机系统将拟合系数实时反馈至可编程逻辑控制器( programmable logic controller,PLC)的质量称量控制模块,实现了对质量称量过程的实时自动校正.通过静态加载试验及沥青玛蹄脂碎石( stone mastic asphalt,SMA)混合料的路用性能试验对校正后的质量称量系统进行了验证.结果表明：采用该控制方式后,纤维质量称量偏差由校正前的7.3%下降至1.4%,达到了±2%的误差设计要求.校正后生产的SMA混合料空隙率降低了17%,车辙变形量减少,动稳定度提高了4.4%,抗弯拉强度与弯曲破坏劲度模量分别提高了7%和10%,且其他路用性能指标均比校正前有所提高,并与室内试验最佳纤维掺量下的性能相吻合,为避免纤维少投或多投现象的发生及提高SMA混合料的质量提供了一定的帮助.     

CIS片上系统中伽玛校正的低功耗设计

为了实现CMOS图像传感器(CIS)片上系统(SoC)中伽玛(γ)校正的低功耗设计,同时又保证校正的精度,提出一种查找表和直线拟合相结合的γ校正技术。算法对灰度值较低的像素使用直接查找表方法校正,对于γ曲线上升缓慢部分的像素采用分段直线拟合的方法。在直线分段时,使用外层分段与内层分段相结合的方法,达到了分段优化的目的。算法保证了图像校正精度,与使用完全查找表法相比,误差在0.5 pixel之内。基于该方法设计了一个8 bit输入/8 bit输出的VLSI模块,通过FPGA对模块进行了验证,模块占用723个LE和195个LC寄存器,比完全查找表法减少了硬件资源耗费,实现了低功耗设计。系统最大工作频率可达148 MHz,完全满足实时处理的需求。     

基于高性能DSP的红外焦平面阵列非均匀性实时校正

基于离散小波变换(DWT)理论,提出了一种基于场景的红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性实时校正算法;针对算法所涉及的运算量和数据量庞大的特点,设计了实时非均匀性校正的红外图像处理系统,系统是以高性能DSP(TMS320C6713)为核心器件,采用DSP不同的传输通道并行传输数据,并充分利用DSP硬件的并行性和流水线操作进行非均匀性校正;以真实的红外图像序列为例,进行了非均匀性校正的仿真实验,结果表明,基于高性能DSP的非均匀性实时校正系统完全可以达到实时校正的要求,所用算法对慢变化量具有较好的自适应性。     

基于场景的焦平面阵列非均匀性校正算法研究

为了克服基于传统神经网络法的红外焦平面阵列(IRFPA)非均匀性校正算法收敛速度慢和校正精度不高的缺点，提出了一种新的基于场景的IRFPA非均匀性校正算法.该算法利用校正误差的均方值和增益因子的均值包含的信息，提出了一种新的误差函数，并将误差函数作为目标函数，利用最陡下降法，得到计算增益校正因子和偏移量校正因子的迭代公式.在迭代运算中，设计了一个自适应步长因子来代替传统迭代公式中常量步长因子，最终得到了有较高运算效率的IRFPA非均匀性校正算法.对模拟的红外非均匀性图像序列进行了校正，并分析了算法性能曲线和校正结果，发现本文算法与传统神经网络法相比具有更好的校正效果和更快的收敛速度.     

一种改进的立体图像实时相位匹配算法

为了在基于现场可编程门阵列(FPGA)的双目相机系统中实现实时立体图像匹配,提出一种改进的立体图像实时相位匹配方法。在一定视差范围内,将图像分为互相不重叠的子块,通过比较相邻块的方向值和Gabor滤波结果,以寻找合理视差值为目标,使实测相位差能够最佳匹配到理想相位差。采用流水线技术与并行处理方式对算法进行硬件结构的映射,以提高该算法在硬件系统上运行的效率。实验结果表明,改进算法能够以97.3MHz的处理速度在Stratix II型FPGA硬件实验平台上对1024×1024的灰度图像实现30fps实时匹配处理。     

基于异构多核构架的红外与可见光实时融合系统

描述了一个自主研制的基于异构多核构架的红外与可见光图像实时融合传输系统的设计与实现方案。本系统是具有异构多核并行计算机体系结构的嵌入式高速实时图像融合处理系统,选择基于ARM与DSP组合异构双核处理器TMS320DM6467T作为中心处理单元,充分利用ARM端的传输控制功能与DSP端的超强计算能力相结合的特点,发挥两种处理器构架的性能优势。提出并实现基于“灰度世界”算法的红外图像增强方式,同时使用拉普拉斯金字塔变换对红外与可见光图像进行实时融合。实验结果表明,采用该异构多核构架的图像实时融合传输系统能够良好地解决多源图像融合算法的大数据量计算处理与系统实时性要求之间的矛盾,提高了多传感器实时图像融合处理与传输系统的处理效率和性能。     

一种基于定标变积分时间的均匀校正算法

在靶场光学测量领域，地基红外辐射特性测量系统不仅承担对目标辐射特性测量工作，而且还要实现目标跟踪成像和实况记录。然而，现有红外焦平面在制造工艺上的缺陷，以及红外辐射测量系统的光学系统自身热辐射的不均匀性，致使图像存在严重的非均匀性。基于传统的非均匀性校正方法在红外辐射特性测量系统应用的局限性，提出一种基于定标变积分时间的均匀校正算法。为证实校正效果，基于600 mm的中波红外辐射测量系统进行验证。实验结果表明， 2.5 ms和3.0 ms下的原始图像非均匀度从3.69%降低至0.22%，证实所提算法具有良好的校正效果，有工程应用意义。