红外系统中电子复原、稳像及嵌入式成像系统关键技术研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:po689322
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红外探测系统是一种被动接收红外辐射的设备,兼具成像和目标探测两大功能。它的隐蔽性好、可昼夜工作,和雷达系统的特点互补,无论在军事还是民用领域,都具有很高的应用价值。通过多年的努力,基于线列探测器,光机扫描方式的红外探测系统已较为成熟,今后的发展方向是融合更多的图像处理算法和更精简、处理能力更强的信号处理平台。本文就这两个方面:算法和平台,结合实际的工作需要展开关键技术研究,主要有以下几个方面:  (1)红外图像复原、视频稳像  复原和稳像是两个既有联系又有区别的算法领域,前者针对帧内模糊,直接对单帧图像进行复原,后者针对帧间模糊,通过视频中连续图像帧的信息进行处理。除了它们本身相关的理论,本文重点介绍了它们在红外系统中的实际应用。基于焦平面探测器的系统,可以通过快速水平扫描获得大视场的场景图像,由于积分时间内图像移动了若干像素造成了图像的模糊,从退化图像重建原始图像称为图像的复原,本文介绍了相关理论,给出了实际复原后的图像。  对于装载在船舰和指挥车上的红外成像设备,往往由于所处平台的随机起伏、晃动造成监视器上显示的图像序列不稳定,伴有高频抖动,稳像即针对这种情况,根据连续图像帧的信息,重排图像,去除抖动。在不同的应用场合,需要不同的稳像算法,本文给出了两种原理不同的稳像算法。  (2)嵌入式成像系统技术  传统的红外成像系统,基于多级处理平台,开发、维护难度较高,本文介绍了两款已成功应用的嵌入式成像设备。它们都基于单板实现,通过视频接口,以高清分辨率显示红外图像,不需要经过主机。本文给出了两种嵌入式的成像解决方案,包括它们的架构和开发方法,两者有所不同,后者融合了更多的嵌入式开发技术,相对于前者,功能更强,开发效率更高。  (3)基于硬件处理的算法实现  更多的图像处理算法被加入到红外系统中,它们的实现需要强大的信号处理平台做支撑。传统的算法都是通过软件的方式,在处理器平台上实现,有时无法达到实时处理的要求。本文探讨了基于可重构逻辑器件的硬件处理的价值,并介绍了新的基于模型的开发方式,流程和一个稳像算法核的设计实例。可以看到,相对于基于处理器的处理方式,硬件处理在某些应用中可以达到更高的信号处理能力,而新的设计方法也大大提高了设计效率。
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