红外透镜检测中的自动聚焦技术

为了精准且快速的检测红外透镜的性能,设计了一套基于图像处理的快速红外CCD自动调焦测量系统,采用波长范围为3.7~4.8 m的中波制冷红外CCD相机,对透过红外镜头产生的像自动聚焦进行二次成像,通过图像的快速处理和分析,以检测镜头对称性和焦距等性能。重点分析了目前常用的自动对焦技术,针对该检测系统提出了灰度熵与统计学函数有机结合的自动聚焦方法,并通过大量的检测结果进行验证。实验结果表明系统重复定位的位置精度达到10 m。     

基于FPGA的自动聚焦系统设计

随着社会的发展以及经济的进步,我国的科学技术有着很大的突破,在近些年来,我国的微电子技术得到了迅猛的发展,其中自动聚焦技术即是这一方面的一个重要的发展领域,它在当前人们的生活中有着重要的应用,例如在我们常用的数码相机以及显微镜等等方面,都对自动聚焦有着广泛的应用。本文主要就基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动聚焦系统设计进行分析探究,希望能够对此领域的发展起到一定的促进作用。     

基于红外自动聚焦过程的最优函数选取

与可见光自动聚焦系统相比,红外自动聚焦系统的核心问题在于因红外探测器特殊的成像原理,聚焦过程被分为由远及近聚焦和由近及远聚焦。针对这两个过程所使用的自动聚焦函数,在分析各自聚焦函数曲线特征的基础上,运用灵敏度、陡峭区宽度、陡峭度、平缓区波动量和时间5个针对性的评价指标,对常用的13个典型的清晰度评价函数进行定量分析,提出适合两个聚焦过程的最优函数。结论表明:在由近及远的聚焦过程中,FLaplace可作为该过程的最优函数;而由远及近的聚焦过程中,FLaplace和FSML可作为最优函数的选取。     

严重离焦状态下的自动聚焦实现

自动聚焦是成像自动化的重要组成部分之一.为了提高聚焦精度、减少聚焦时间,提出了一种图像模糊度和清晰度相结合的自动聚焦算法.在严重离焦的状态下,首先计算图像的模糊度来确定聚焦电机的正确搜索方向,再由图像的清晰度结合优化爬山算法,确定准确的对焦位置.结果表明,这种方法能很好地减少聚焦时间,聚焦准确度高.     

基于高清网络摄像机的自动聚焦算法研究

自动聚焦技术目前广泛应用于显微镜、监控摄像机、手机等设备中,是图像获取中的一项关键技术。与传统聚焦技术相比,基于数字图像处理的自动聚焦能通过软件对图像清晰度的评判,减少硬件的数量,使设备小型化。目前的图像清晰度评价函数不能满足精度和速度的要求,根据模糊控制理论,文章提出了改进的极点搜索算法,可以优化自动聚焦的精度和速度的协调问题。     

红外系统自动调焦技术的研究与工程实现

研究并实现了一种适用于红外热像仪实际工程应用的自动调焦技术。该技术采用轴向移动变焦方式,选取拉普拉斯(Laplacian)算子作为评价函数模板,以优化的爬山搜索法进行峰值判断,同时结合PID的控制方法驱动调焦电机,最终实现了稳定、快速、精确的自动对焦,并充分考虑了对实际应用中场景目标的适用性。本技术以FPGA为核心处理器,采用SoPC(system on programmable chip,可编程片上系统)的处理架构实现算法,成功应用于工程项目中。     

基于国产FPGA的红外图像处理算法实现

随着国内政策与资源的倾斜,国产化芯片取得长足进步,但核心器件与高端芯片仍需在探索与应用中发展。现场可编程门阵列(FPGA)作为信号处理与数据传输的通用芯片需要大量应用,另一方面,因国产红外探测器存在盲元、闪元等无效像元,使盲闪元剔除成为红外机芯必要的图像处理算法。因此采用国产化的FPGA进行基于时空滤波的红外盲闪元实时检测算法的移植,对FPGA进行逻辑优化和时序约束,并通过片上RAM和片外DDR3分别进行数据缓存。经算法移植,红外图像缺陷像元被有效抑制,盲闪元率从5‰降为0.73‰,验证了在国产FPGA上实现算法移植的可行性,对促进我国自主可控的核心芯片的工程应用与推广具有深远意义。     

红外成像系统中自动对焦功能优化方法研究

为了在红外成像系统中实现高效的自动对焦功能,深入分析和讨论了红外成像系统中自动对焦功能的优化方法及特点.结合具体的工程化应用,提出了一种对图像清晰度评价函数局部随机起伏噪声的估计方法,该方法可以提高自动对焦功能的可靠性,通过将图像清晰度评价函数的灵敏度作为反馈量引入爬坡过程,优化了爬坡算法的收敛速度.其优化方法在工程应用中的实施效果,验证了设计的正确性,优化方法的有效性.     

图像的能量波动对自动聚焦评价函数的影响

在基于图像处理的自动聚焦评价函数研究中发现,失效的评价函数曲线往往具有相似的形状,且与图像的均值曲线呈现相同的变化趋势。本文从评价函数数学原理角度分析了问题的原因,讨论了离焦模糊下图像能量波动对评价函数性能的影响及其处理方法。     

基于FPGA的红外图像中值滤波算法研究与实现

中值滤波技术在数字图像处理领域应用比较广泛,能够有效处理图像显示的噪声。红外图像由于在成像过程中受到感光、温度以及结构等客观因素的影响,成像质量往往较差。因此,介绍一种基于FPGA的红外图像中值滤波处理技术,利用FPGA在数据并行处理和流水线处理上的优势,选择适当大小窗口的掩模对红外画面进行中值滤波,以消除红外图像中的噪声像元点。实验结果表明,该方案能有效消除红外图像显示中的噪声,改善图像画面显示质量。     

海明码纠错的FPGA实现

对于采用海明码纠错的系统采说，提高纠错效率和可靠性对于提高数据传输速度和质量是很重要的，采用基于FPGA硬件设计的海明码纠错系统可以达到这一效果，分别从发送方海明码的生成和接收方纠错解码两方面详细阐述了该系统的实现原理，并给出了相应的Modelsim仿真时序波形图。     

基于现场可编程门阵列的高性能红外热成像系统

探讨了红外成像系统实时信号处理算法、硬件结构等关键技术.提出了一种新的自适应两点非均匀性校正(ATPC)算法,该算法以快门为目标场景来实时更新校正参数,能有效克服红外焦平面阵列(IRFPA)响应随时间漂移导致的两点非均匀性校正算法失效问题.采用查找表结构来实现平台直方图均衡(PE)算法,并对PE算法进行了优化,降低了运算量和存储空间需求.硬件系统采用两片同步动态随机存储器(SDRAM)的乒乓缓存结构,在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现了IRFPA的ATPC和PE算法的并行操作.实验结果表明,对320×240的IRFPA,在50 MHz系统时钟下,帧频为60 Hz时系统工作良好,处理后的红外图像质量有了明显改善,系统结构简单便于小型化,能够满足实时动态检测及追踪需求.     

A New Field Programmable Gate Array: Architecture and Implementation

A new architecture of field programmable gate array for high-speed datapath applications is presented. Its implementation is facilitated by a configurable interconnect technology based on a onetime, two-terminal programmable, very low-impedance anti-fuse and by a configurable logic module optimized for datapath applications. The configurable logic module can effectively implement diverse logic functions including sequential elements such as latches and flip-flops, and arithmetic functions such as one-bit full adder and two-bit comparator. A novel programming architecture is designed for supplying large current through the anti-fuse element, which drops the on-resistance of anti-fuse below 20 Ω. The chip has been fabricated using a 0.8-μm n-well complementary metal oxide semiconductor technology with two layers of metalization.     

激光测高仪中基于现场可编程门阵列的高精度飞行时间测量

设计了在激光测高系统中基于单芯片现场可编程门阵列(FPGA)的高精度时间间隔测量模块。该模块采用高频计数器实现粗时间测量,差分延时线内插技术完成细时间测量,时间分辨率为300 ps。该芯片同时还集成了时序切割电路、回波脉宽测量和数据传输模块等。在环境温度20℃时对该测量模块进行精度测试,获得标准偏差为94.68 ps,转换成距离为1.42 cm。最后通过地面检测,整个系统在500 km范围内的一般条件下可获得测高精度±50 cm。     

Implementation of Synchronization Technology in Orthogonal Frequency Division Multiplex System Based on Field Programming Gate Array

In this paper, analyzed is the symbol synchronization algorithm in orthogonal frequency division multiplex（OFDM） system, and accomplished are the hardware circuit design of coarse and elaborate synchronization algorithms. Based on the analysis of coarse and elaborate synchronization algorithms, multiplexed are, the module accumulator, division and output judgement, which can evidently save the hardware resource cost. The analysis of circuit sequence and wave form simulation of the design scheme shows that the proposed method efficiently reduce system resources and power consumption.     

用于可编程器件的MTM反熔丝特性研究

基于ONO（Oxide-Nitride-Oxide）和MTM（Metal-to—Metal）反熔丝技术的可编程存储及逻辑器件已经广泛应用于空间技术中。MTM反熔丝以其单元面积小、集成度高、反熔丝电容小和编程后电阻小等优势,更加适合深亚微米集成电路。文章通过制备MTM反熔丝单元,对单元的击穿特性和漏电性能展开研究,给出了反熔丝单元漏电流与单元尺寸的关系,对单元的编程电流和编程后的电阻值关系进行了研究,与文献[1]给出的Ron=Vf/Ip的关系基本一致。     

基于FPGA实现的BPSK信号的频率估计

讨论了基于FPGA上如何实现二进制相位编码信号(BPSK)的频率盲估计算法.实现在没有接收信号先验知识的情况下,对BPSK信号的信号载频进行估计.分析了实现频率估计的原理,通过从接收信号中提取载波信息,并转化到频域上进行计算估计.本文列出了在FPGA上实现的模块流程图,最后通过FPGA的时序仿真来验证频率估计的有效性.     

基于FPGA实现的IRFPA探测器驱动电路的设计

介绍了IRFPA(infrared focal plane arrays)探测器驱动电路的系统组成及工作原理,设计采用单片FPGA芯片实现探测器控制及红外图像的预处理,减小了整个系统的设计尺寸,提高了设计的集成度。详细介绍了核心器件FPGA的算法实现,给出了关键模块的设计方法、流程。通过应用于640×512红外焦平面阵列探测器,验证了方法的可性能,成像效果清晰、对比度高,满足后期图像处理的要求。     

Application of Global Dynamic Reconfiguration in Artificial Neural Network System based on Field Programmable Gate Array

Presented is a global dynamic reconfiguration design of an artificial neural network based on field programmable gate array （FPGA）. Discussed are the dynamic reconfiguration principles and methods. Proposed is a global dynamic reconfiguration scheme using Xilinx FPGA and platform flash. Using the revision capabilities of Xilinx XCF32P platform flash, an artificial neural network based on Xilinx XC2V30P Virtex-Ⅱ can be reconfigured dynamically from back propagation （BP） learning algorithms to BP network testing algorithms. The experimental results indicate that the scheme is feasible, and that, using dynamic reconfiguration technology, FPGA resource utilization can be reduced remarkably.     

基于FPGA的视频格式转换系统设计

针对电视制式PAL/NTSC信号输出VGA显示格式的解决办法,详细讲述了基于FPGA视频格式转换系统的设计实现。采用CycloneⅢ系列的EP3C16F484C6作为核心处理器件,实现了NTSC/PAL制式视频的解码、色空间转换（CSC）、帧速率转换和隔行逐行转换、缩放、视频DAC转换,最终实现分量R、G、B的VGA视频格式的视频输出,分辨率可达1 600×1 200@100 Hz。