本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的船載視頻光電跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：船載視頻光電跟蹤系統(tǒng)可用于海洋資源環(huán)境檢測,海洋救援,能夠?qū)Ｃ娴涂諜C(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行搜索、監(jiān)控和跟蹤,也可作為艦載武器系統(tǒng)的輔助設(shè)施。它是海洋艦船的必備利器,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。本文以FPGA為核心處理器,著重突出整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,完成了基于FPGA的船載視頻光電跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明確,外圍PCB電路少,集成度高,目標(biāo)識(shí)別率好,跟蹤系統(tǒng)穩(wěn)定,具有一定的工程意義。論文首先對FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程做了簡要概述,然后根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程對跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì),將系統(tǒng)劃分為兩大部分:視頻圖像處理部分和伺服電機(jī)控制部分。最后論文在總體設(shè)計(jì)的框架下,對各個(gè)模塊進(jìn)行了理論研究并且最終在FPGA中實(shí)現(xiàn)。在視頻圖像處理方面,論文分析了常見濾波算法的優(yōu)缺點(diǎn),采用快速中值濾波算法進(jìn)行圖像濾波處理,實(shí)驗(yàn)證明該算法對椒鹽噪聲具有良好的濾波效果。論文比較了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與跟蹤算法,重點(diǎn)對模板相關(guān)匹配算法原理進(jìn)行了探究。為了解決模板匹配算法中的搜索過程繁瑣,效率低的問題,論文改進(jìn)搜索策略,設(shè)計(jì)出了基于RGB顏色特征匹配的質(zhì)心跟蹤算法,并在FPGA中得以實(shí)現(xiàn)。算法實(shí)現(xiàn)簡單,搜索速度快,效率高,并且具有較強(qiáng)抗干擾能力。在伺服控制方面,論文首先對伺服電機(jī)控制做了數(shù)學(xué)建模分析,詳述了四象限二維自動(dòng)跟蹤控制以及搖桿手動(dòng)控制原理,并且在FPGA中實(shí)現(xiàn)了功能設(shè)計(jì)。考慮到海浪的影響,論文簡要做了船體受海浪擾動(dòng)模型分析,并且設(shè)計(jì)出了基于陀螺和電位器信號(hào)的穩(wěn)定控制模塊。測試發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)在受到擾動(dòng)時(shí)可以達(dá)到一定的穩(wěn)定效果。論文分別給出了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試和海上實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的工作。VGA顯示器可以實(shí)時(shí)顯示視頻畫面,搖桿能夠控制光電跟蹤平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在目標(biāo)低速運(yùn)動(dòng)情況下,捕獲目標(biāo)后,系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤目標(biāo)。在640×480視頻圖像分辨率下,方位電機(jī)跟蹤精度為80±10個(gè)像素點(diǎn),最大跟蹤角速度30/s,俯仰方向跟蹤誤差為50±10像素點(diǎn),最大跟蹤角速度10/s,目標(biāo)識(shí)別的最小像素矩陣大小為16×16。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 目標(biāo)檢測 船載視頻 光電跟蹤 伺服控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U674.703.3;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章FPGA概述及系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-23
• 2.1 FPGA數(shù)字電路設(shè)計(jì)概述15-19
• 2.1.1 核心控制器選擇15-16
• 2.1.2 FPGA基本結(jié)構(gòu)16
• 2.1.3 硬件描述語言概述16-17
• 2.1.4 FPGA開發(fā)流程17-19
• 2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)19-22
• 2.2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能特點(diǎn)19-20
• 2.2.2 系統(tǒng)的FPGA頂層設(shè)計(jì)20-21
• 2.2.3 系統(tǒng)的工作原理21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 視頻圖像處理研究及FPGA設(shè)計(jì)23-45
• 3.1 視頻采集模塊概述23-26
• 3.1.1 PAL制式電視信號(hào)概述23
• 3.1.2 圖像掃描原理23-25
• 3.1.3 視頻采集系統(tǒng)25-26
• 3.2 視頻圖像預(yù)處理算法研究及FPGA設(shè)計(jì)26-34
• 3.2.1 圖像濾波算法研究26-29
• 3.2.2 快速中值濾波算法的FPGA設(shè)計(jì)29-32
• 3.2.3 模塊驗(yàn)證分析32-34
• 3.3 視頻目標(biāo)檢測與跟蹤算法研究及FPGA設(shè)計(jì)34-44
• 3.3.1 常見運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測與跟蹤算法概述34-37
• 3.3.2 常見目標(biāo)檢測與跟蹤算法的比較37-38
• 3.3.3 基于RGB顏色匹配的目標(biāo)質(zhì)心跟蹤算法研究38-40
• 3.3.4 基于RGB顏色匹配的目標(biāo)質(zhì)心跟蹤算法FPGA設(shè)計(jì)40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 伺服系統(tǒng)控制研究及FPGA設(shè)計(jì)45-63
• 4.1 伺服系統(tǒng)的跟蹤控制方法研究45-57
• 4.1.1 直流力矩電機(jī)數(shù)學(xué)建模45-47
• 4.1.2 四象限探測跟蹤控制原理47-49
• 4.1.3 四象限目標(biāo)跟蹤FPGA設(shè)計(jì)49-51
• 4.1.4 四維搖桿控制FPGA設(shè)計(jì)51-57
• 4.2 平臺(tái)穩(wěn)定的控制研究57-62
• 4.2.1 光纖陀螺信號(hào)的采集57-59
• 4.2.2 穩(wěn)定控制的理論分析59-61
• 4.2.3 穩(wěn)定控制的FPGA設(shè)計(jì)61-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 第5章 視頻光電跟蹤系統(tǒng)的測試與分析63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 視頻光電跟蹤系統(tǒng)的組裝和測試63-74
• 5.2.1 系統(tǒng)的硬件組成63-64
• 5.2.2 FPGA系統(tǒng)模塊綜合64-65
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)測試及結(jié)論65-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳春光;;基于多尺度分形特征的海面目標(biāo)檢測方法[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

2 侯法柱;彭楚武;方亮;;圖像中值濾波算法及其FPGA的實(shí)現(xiàn)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2011年01期

3 郭海燕;董云龍;關(guān)鍵;;基于分?jǐn)?shù)階模糊函數(shù)的海面運(yùn)動(dòng)弱目標(biāo)檢測[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2011年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐賢玉;船載光電平臺(tái)伺服穩(wěn)像方法設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的船載視頻光電跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：260736