基于ddr sdram的行写行读高效转置存储算法的实现

本文介绍了如何利用FPGA控制ddr sdram实现实时SAR成像系统的转置存储。传统的基于sdram的转置存储算法读写两端速率不匹配,严重影响系统的流水操作及实时性,本文基于对传统算法及转置存储原理的分析,提出了一种基于ddr sdram的行写行读的高效转置存储算法,并对该算法的效率及实现作了一定的分析。该算法有效地解决了转置存储时读写两端速率不匹配的问题,提高了成像系统的实时性。     

一种基于区域分割的直方图均衡算法

红外原始图像对比度低，动态范围高，而且不同场景信号动态范围不一样，为了得到更好的图像效果，需要对红外图像原始数据进行灰度变换。本文针对全局直方图均衡增强算法的不足，提出了一种基于区域分割的直方图均衡增强方法。通过将图像分割成多个区域，每个区域分别做直方图均衡，然后通过线性插值对图像做像素重构，有效地改善了红外热成像系统的图像质量，对比度和图像细节信息得到很大的增强。该算法易于在FPGA中实现，且取得了较好的效果。     

基于FPGA的传像光纤束图像预处理器

针对传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于FPGA的传像光纤柬图像预处理器设计方案。该图像预处理器相对于传统的图像预处理器具有充分利用FPGA有限的片上资源,合理安排数据操作之间的并行性和流水性等优点。具体实验结果表明,该预处理器能满足传像光纤束成像系统的实时性要求,达到预期效果。     

一种基于TS201的归一化互相关快速算法

归一化互相关算法因其图像匹配稳定性高的特点被广泛应用于SAR成像和红外成像的制导系统中。为增强其应用的实时性,讨论一种基于TS201处理器,在保证全图遍历条件下,结合处理器的自身特性,采用递推与多模板思想构建的归一化互相关快速算法。实验证明,该执行效率常规算法的实现方案有了很大提高,可以实现低对比度条件下的目标精确匹配。     

基于粒子滤波的机载目标跟踪系统设计

基于微小型机载成像跟踪系统设计思想及需求,设计并实现了以高性能的DSP芯片TMS320-DM642为核心处理器,结合可编程逻辑器件CPLD和FPGA的实时图像跟踪处理平台。平台采用基于粒子滤波的目标跟踪算法,实现对目标的实时跟踪。采用卡尔曼滤波器,提高了粒子的利用效率,在改进了算法实时性的同时解决了图像跟踪系统的延时性问题,提高了跟踪系统的稳定性。算法仿真结果表明,与传统相关匹配算法相比,基于粒子滤波的跟踪算法具有更好的鲁棒性和实时性,能满足机载成像跟踪系统实时图像跟踪的要求。     

去斜率信号的极坐标格式成像算法的FPGA实现

针对机载合成孔径雷达(SAR)实时处理需求,传统的数字信号处理器(DSP)实现方式由于性能、功耗以及可靠性等原因,已经越来越不能满足实时性的要求,因此设计并实现了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的聚束SAR极坐标格式(PFA)算法,主要用于处理去斜率信号。该设计中采用两次Chirp-Scaling操作代替复杂的二维插值过程,提高了算法效率。由于雷达成像算法处理时常分为距离向、方位向分步实现,该次设计采用时分复用的方式,在处理时间无明显增加的情况下,极大的减少了FPGA的资源使用。该设计采用Xilinx公司KC705开发板进行验证,经测试当系统时钟频率工作在200 MHz时,处理单精度浮点8 192×8 192像素点SAR图像的时间约为8 s。     

红外焦平面条带状非均匀性校正硬件实现方法

红外焦平面阵列条带状非均匀性严重影响了其成像质量,大大限制了它的应用。实现了一种基于FPGA的红外焦平面阵列条带状非均匀性实时校正系统,该系统以中值红外均衡算法为核心,针对算法以及FPGA的特性进行了优化,单帧内可进行条带状非均匀性的校正,硬件仿真结果表明:处理效果显著。系统处理速度快、资源占用量小,可以作为一个独立模块嵌入到红外焦平面成像与处理系统中,实现条带状非均匀性的实时校正,有很高的实用性与可扩展性。     

基于模板相关匹配的红外目标跟踪FPGA算法实现

为了红外复杂背景下能够较好地跟踪目标,文章选用了基于模板相关匹配的红外目标跟踪算法,并且采用大规模可编程逻辑器件FPGA实现了算法,解决了系统应用中所面临的实时性问题.实验结果表明:用FPGA实现模板相关匹配跟踪算法具有运算速度快、可靠性高、功耗低等特点,满足制导系统的实时性要求.     

红外偏振摄像机动目标检测跟踪系统（特邀）

基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高,而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性,能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度,能够满足实时性的要求,因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式,将具有不同计算特点的任务分别在PS端（ARM）以及PL端（FPGA）实现,其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等,PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法,以及负责控制FPGA端的各个模块。最后,对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析,给出系统的硬件资源消耗及功耗,结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求,并且具备低功耗的特点。     

基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统设计

红外成像技术在众多领域得到广泛应用,但设计和制造工艺存在的非均匀性现象严重降低了红外图像的成像质量。针对这一问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的红外图像校正系统。该系统采用两点校正法对某国产短波探测器的像元增益和偏置进行更新,然后利用3σ算法实现盲元点的检测并利用邻域替代的思想进行盲元校正,通过将盲元点周围的有效像元值按比例替代盲元像元来降低运算复杂度。在基于XC5VLX110T型FPGA的硬件系统上进行实验。结果表明,所设计的红外图像校正系统改善了图像的非均匀性,提高了成像质量且成像速度快。此外,丰富的余量资源使得系统具有较好的扩展性。该系统在红外图像处理方面具有一定的应用价值。     

一种改进的单帧图像超分辨率重建的高效算法

根据图像的降质模型,基于凸集投影（POCS）原理,结合降质图像模型,提出一种使用中值滤波初值处理的高效POCS单帧图像的超分辨率重建方法。计算机仿真结果表明,和双线性内插、经典POCS方法比较,改进后的该方法重建图像信噪比平均提高2．1dB和1．1dB。     

基于精确模型和逆投影的超大视场红外图像畸变校正

针对超大视场红外图像畸变大、与人眼视觉差异明显的问题,提出了一种基于精确模型和逆投影的超大视场红外图像畸变校正算法以改善其视觉效果.该算法首先利用精确模型对超大视场红外相机成像中的物、像关系进行描述;然后,针对红外图像像素采样率不高的缺点,利用较为精确的三次卷积插值法对图像进行插值来补全成像信息;最后,根据校正图像上的待赋值像点的坐标,结合校正模型和超大视场红外相机精确模型,计算该像点逆投影到插值图像时的对应坐标,并以最近邻像点像素值作为校正后图像像点的赋值.车载道路场景下的超大视场红外图像畸变校正实验结果显示,所提出的算法图像校正结果边界清晰、无锯齿效应,对场景中的直线平均还原偏差小于0.35 pixels,表明该算法对超大视场红外图像畸变校正具有较好的适用性.     

一种改进的自适应分段线性变换算法

红外成像设备获取到的原始图像经过转化可成为适合人类观看以及计算机处理的灰度图像,但转化后的图像会存在对比度低的问题。针对这一问题,本文提出一种改进的自适应分段线性变换算法,通过比较灰度直方图簇的个数的方式在候选集中自动选取适合于当前原始图像的参数取值,随后经过灰度线性变换即可得到增强后的图像。在实际红外原始数据上的实验表明,该算法增强效果较好,且计算时间相对较低,能够实现完全自适应。因此,该算法有望应用于红外成像设备的实时处理过程。     

基于Craig插值的线性混成系统符号化模型检测

最强后件的计算是模型检测算法的核心.本文使用一阶逻辑可满足性模线性算术理论给出线性混成自动机的有界模型检测表示公式,利用一阶逻辑公式不可满足情况下的插值存在性定理,对线性混成自动机的有界模型检测公式进行指定的划分,使用支持线性算术插值计算的可满足性模理论后端证明引擎的线性时间复杂度的消解反证技术获得这两部分公式间的插值公式,按一阶逻辑Craig插值的性质,所得到的插值公式就是模型检测过程中最强后件公式的上近似表示.有效地避免了使用逻辑编码方案实现线性混成自动机模型检测过程中需要双指数时间复杂度的量词消去操作求取最强后件公式,也不需像有界模型检测按步长展开变迁公式进行可满足性判定.最后本文在此最强后件计算的基础上,以有界模型检测技术作为反例确认方法,实现了一种无假反例的混成系统近似可达集计算算法.实验证明该算法与目前已经得到广泛工业应用的有界模型检测算法相比具有更优的性能.     

测距成像一体化引信信息融合方法

为了提高防空导弹引信的起爆控制精度,即得到更为准确的起爆延迟时间,提出了一种基于粒子滤波的红外成像导引头以及激光测距仪测量数据的一体化信息融合方法。在对多模信息进行处理时,由于不同传感器的开机时间和采样频率的不同造成了两传感器的测量数据不在同一个时间基准上,所以,选择在典型弹目交会的环境下,针对激光测距仪的高频采样与红外导引头的低频采样,使用了一种基于线性插值法的量测数据的时间对准方法,从而将传感器测量所得数据应用到延迟时间模型的计算中去。在该模型的基础上,提出了一种基于粒子滤波的一体化传感器集中式数据滤波算法,并通过与传统扩展卡尔曼滤波算法的对比仿真实验得到:在该信息融合方法下,得到的探测角、方位角测量精度均有较大提高,起爆延迟时间的精度因此也得到了提高,从而验证了论文中所提数据融合方法的有效性。     

发射机固定的斜视双基地SAR的NLCS算法

针对发射机固定的斜视双基地SAR新成像雷达体制，建立了雷达信号的回波模型，推导了此模型下的非线性Chirp Scaling算法（NLCSA）。仿真证明，该算法可对双基地SAR在较大的斜视角下，不进行插值操作而实现精确的距离徙动枝正，得到聚焦良好的SAR图像，其处理速度快，非常适合斜视双基地SAR的高速并行信号处理。     

多线阵CCD亚像元成像超分辨率重构技术研究

为实现以多片线阵CCD亚像元成像为基础,提出一种超分辨率重构算法。首先,在高分辨率网格上建立插值模型;然后,辨识插值重构图像在线阵列方向和扫描方向的模糊核,得到整幅图像的模糊核;最后,采用带有Neumman边界条件(BCs)的梯度平滑Richard-Lucy(GSRL)滤波复原算法去除模糊,抑制了振铃效应。实验结果表明,用本文算法重构超分辨率图像的灰度平均梯度(GMG)值较双线性插值法提高了7.63,主观目视清晰、细节丰富;可以实现对多片线阵CCD亚像元成像的超分辨率重构,获取更高的系统分辨率。     

基于红外图像的被动测距方法

根据红外成像导引头截取时序红外图像的特点，提出了一种跟踪红外运动图像序列中目标的稳定特征点，利用成像所得特征部分尺寸得到距离信息的被动测距方法。基于红外图像特征点难以提取的特点，在分析典型飞机红外图像的基础上，采用局部自适应插值算法提高图像分辨率，并对飞机图像及尾焰进行双阈值分割。跟踪过程中选择机头部位作为特征点的提取部位，通过分析导引头投影成像模型得到弹目距离估计量，并根据跟踪成像特点对估计结果做了进一步修正。实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

舰船目标的合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达(SAR)成像技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高、运算率较小的需求,而线频调变标(CS)算法基于RD算法引入线性调频参考信号,可有效避免距离徙动校正中的插值计算,从而提高成像算法的计算效率,解决距离迁移问题。文中基于CS算法,从点目标拓展到简单立方体模型,最后对复杂舰船目标进行仿真成像,得到较为清晰的SAR仿真图像,验证了CS算法的有效性,可为复杂目标的辨别监测、反演研究,以及判断舰船航行方向及状态等提供一定的参考。