發(fā)布時(shí)間：2020-10-16 11:47

　　 對空紅外小目標(biāo)捕獲技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用,是保護(hù)空域環(huán)境安全的重要監(jiān)測手段之一。由于紅外小目標(biāo)反映在成像上具有像素少、對比度低等特點(diǎn),因此,實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對其捕獲的難度不言而喻。針對車載平臺實(shí)現(xiàn)對空中非合作移動紅外小目標(biāo)的捕獲問題,從異構(gòu)計(jì)算協(xié)同角度設(shè)計(jì)了FPGA+雙DSP的處理架構(gòu)總體方案,從任務(wù)并行化調(diào)度協(xié)同角度設(shè)計(jì)了8核DSP協(xié)同處理架構(gòu)的總體方案,從算法實(shí)現(xiàn)的角度設(shè)計(jì)了對空紅外小目標(biāo)捕獲算法。針對目標(biāo)捕獲任務(wù)協(xié)同技術(shù)的實(shí)現(xiàn),首先針對系統(tǒng)計(jì)算資源受限問題,提出了FPGA+雙DSP的異構(gòu)計(jì)算任務(wù)協(xié)同處理架構(gòu)。其中作為主控單元的FPGA控制數(shù)據(jù)傳輸,而作為從屬單元的DSP完成圖像處理及目標(biāo)捕獲等。經(jīng)過外場試驗(yàn)長時(shí)間的回環(huán)測試驗(yàn)證,這種異構(gòu)計(jì)算協(xié)同架構(gòu)可以在計(jì)算資源受限的情況下完成處理任務(wù)。其次,針對系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)方面的需求,提出了基于8核DSP的任務(wù)并行化調(diào)度協(xié)同處理架構(gòu)。該架構(gòu)采用主從式并行編程模型,主核控制數(shù)據(jù)交互和從核啟動,而從核響應(yīng)主核控制命令,并完成相應(yīng)的處理操作。經(jīng)過離線測試和外場試驗(yàn)在線測試驗(yàn)證,該協(xié)同架構(gòu)可在對于寬視場和窄視場的處理,均滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的要求。最后,基于系統(tǒng)寬窄兩種視場按需切換的問題,結(jié)合探測器自身的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了針對寬窄視場的不同處理架構(gòu)。對于低幀頻、大數(shù)據(jù)量的寬視場采用均分原則,對于高幀頻、小數(shù)據(jù)量的窄視場采用“乒乓操作”原則。通過離線測試和外場試驗(yàn)在線測試驗(yàn)證,這種處理架構(gòu)滿足系統(tǒng)寬窄視場按需切換的要求。針對復(fù)雜條件下系統(tǒng)泛化性方面的需求,提出了適用于復(fù)雜條件下對空紅外小目標(biāo)捕獲的算法優(yōu)化。本課題考慮了探測器及環(huán)境干擾和非合作目標(biāo)機(jī)動性變化等兩類共四種復(fù)雜情況,在分析其成因后提出了相應(yīng)處理方法。經(jīng)過離線測試和外場試驗(yàn)在線測試驗(yàn)證,寬視場和窄視場在捕獲率方面均滿足系統(tǒng)要求。最后針對系統(tǒng)的適用性進(jìn)行評估,從基礎(chǔ)功能、魯棒性、實(shí)時(shí)性和捕獲率等方面對本課題所設(shè)計(jì)的對空紅外小目標(biāo)捕獲模塊進(jìn)行了綜合外場試驗(yàn),經(jīng)過全方位的試驗(yàn)驗(yàn)證,本課題所設(shè)計(jì)的線陣掃描對空紅外小目標(biāo)捕獲模塊滿足功能和性能等方面的指標(biāo)要求,具備工程實(shí)際應(yīng)用的條件。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：E91;TP391.41;TN791
【部分圖文】：

對空紅外小目標(biāo)捕獲系統(tǒng)整體示意圖

.72fps；而 360°環(huán)掃成像奠定了這種方式大數(shù)據(jù)量的特點(diǎn)，情況設(shè)置成 30000×288 或者 66000×288 兩種。因此，在處時(shí)需要考慮大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)性問題，可以采用多核處理器的成像示意圖如圖 2-3 所示，其大小約為 640×512 像素。

構(gòu)正在圖像處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其是 TI 公司為圖像處理方面量身6000 系列的多核 DSP 問世以來，嵌入式架構(gòu)的算力已經(jīng)得到了大幅提升本課題也將沿用這一架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對空紅外小目標(biāo)的捕獲過程，采用北京太限公司生產(chǎn)的基于 TI DSP TMS320C6678、FPGA XC5VSX95T 的 6U C纖信號處理卡進(jìn)行嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的研制，其實(shí)物圖如圖 2-4
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2843215