本文關(guān)鍵詞：高空高速運(yùn)動目標(biāo)紫外成像探測信號處理及其設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對高空高速運(yùn)動目標(biāo)的紫外探測就是對其羽煙輻射的200nm~280nm“日盲區(qū)”紫外光進(jìn)行成像探測,由于大氣對紫外光的吸收和散射等作用,到達(dá)探測器的紫外信號極其微弱,因此如何處理紫外微弱圖像信號成為了紫外成像探測技術(shù)的重點(diǎn)。為促進(jìn)紫外成像探測技術(shù)在軍事方面的具體應(yīng)用,本課題在提出總體技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,主要對紫外微弱圖像信號處理相關(guān)算法進(jìn)行了分析和研究,設(shè)計(jì)出相關(guān)的軟硬件系統(tǒng),并通過仿真驗(yàn)證所選算法和對系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證評價(jià)。首先,簡要闡述了紫外成像探測系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ),具體分析了高空高速運(yùn)動目標(biāo)的時間空間特性和紫外輻射特性,建立了紫外傳輸方程和目標(biāo)運(yùn)動方程,并對紫外微弱信號處理的方法和流程進(jìn)行了研究。其次,在分析紫外數(shù)字圖像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,建立紫外目標(biāo)模型,研究了基于單幀圖像的預(yù)處理、背景抑制以及目標(biāo)檢測九種相關(guān)算法,通過仿真驗(yàn)證,最終選擇灰度變換作為圖像預(yù)處理算法、自適應(yīng)中值濾波作為圖像背景抑制算法,以及自適應(yīng)閾值分割作為目標(biāo)檢測算法,并利用MATLAB仿真驗(yàn)證了這三種算法的數(shù)字圖像處理效果。然后,根據(jù)提出的總體技術(shù)指標(biāo)以及軟硬件總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出紫外成像探測軟硬件系統(tǒng)。通過器件選型,最終采用CycloneⅣ系列的EP4CE30F23C7N+TMS320DM642作為硬件電路核心處理架構(gòu);同時利用QUARTERSⅡ開發(fā)平臺以及Verilog HDL和VHDL等開發(fā)語言,對系統(tǒng)的總體軟件(包括圖像采集、圖像存儲、圖像傳輸以及圖像顯示四個部分)進(jìn)行設(shè)計(jì),并利用Modelsim進(jìn)行仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證了圖像采集單元、圖像存儲單元、圖像傳輸單元以及圖像顯示單元設(shè)計(jì)的正確性。該課題成果對高空高速運(yùn)動目標(biāo)紫外成像探測進(jìn)一步研究,及其在紫外目標(biāo)搜索、紫外目標(biāo)預(yù)警、紫外末制導(dǎo)等方面的應(yīng)用,提供理論方法和工程技術(shù)指導(dǎo),具有重要的作用和意義。
【關(guān)鍵詞】：高空高速目標(biāo) 紫外成像探測 微弱信號處理 算法 軟硬件設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN23;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.3 未來發(fā)展趨勢12
• 1.3 論文內(nèi)容安排12-14
• 第2章 紫外成像探測及其信號處理基礎(chǔ)14-27
• 2.1 紫外成像探測系統(tǒng)14-16
• 2.1.1 系統(tǒng)組成14
• 2.1.2 工作原理14
• 2.1.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)14-16
• 2.2 高空高速運(yùn)動目標(biāo)分析16-25
• 2.2.1 輻射特性分析17-24
• 2.2.2 時間空間特性分析24-25
• 2.3 紫外微弱信號處理25-26
• 2.3.1 高效信號處理算法25
• 2.3.2 硬件實(shí)現(xiàn)要求25-26
• 2.3.3 軟件實(shí)現(xiàn)要求26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 紫外數(shù)字圖像處理算法研究27-48
• 3.1 紫外數(shù)字圖像特點(diǎn)27-28
• 3.2 紫外目標(biāo)成像模型28-29
• 3.3 圖像預(yù)處理29-30
• 3.3.1 直方圖均衡29-30
• 3.3.2 灰度變換30
• 3.4 基于單幀圖像復(fù)雜背景抑制技術(shù)30-34
• 3.4.1 高通濾波法31-32
• 3.4.2 形態(tài)學(xué)方法32-33
• 3.4.3 維納濾波33
• 3.4.4 中值濾波法33-34
• 3.5 基于單幀圖像目標(biāo)檢測技術(shù)34-36
• 3.5.1 恒虛警門限法34-35
• 3.5.2 決策門限法35
• 3.5.3 自適應(yīng)閾值分割35-36
• 3.6 相關(guān)算法驗(yàn)證分析36-46
• 3.6.1 圖像預(yù)處理相關(guān)算法驗(yàn)證分析36-38
• 3.6.2 基于單幀圖像復(fù)雜背景抑制技術(shù)相關(guān)算法驗(yàn)證分析38-45
• 3.6.3 基于單幀圖像目標(biāo)檢測技術(shù)相關(guān)算法驗(yàn)證分析45-46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 第4章 紫外信號處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)48-63
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)48-50
• 4.2 核心器件選型50-53
• 4.2.1 FPGA器件選型50-51
• 4.2.2 DSP器件選型51-53
• 4.3 圖像采集單元硬件設(shè)計(jì)53-57
• 4.3.1 紫外CCD器件選型53-55
• 4.3.2 圖像采集芯片選型55-57
• 4.4 圖像存儲單元硬件設(shè)計(jì)57-59
• 4.5 圖像傳輸單元硬件設(shè)計(jì)59-60
• 4.6 圖像顯示單元硬件設(shè)計(jì)60-61
• 4.6.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換編碼電路設(shè)計(jì)60-61
• 4.6.2 VGA接.設(shè)計(jì)61
• 4.7 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)果分析61-62
• 4.8 本章小結(jié)62-63
• 第5章 紫外信號處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)63-81
• 5.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)63-64
• 5.2 圖像采集單元軟件設(shè)計(jì)64-69
• 5.2.1 FPGA開發(fā)環(huán)境64-66
• 5.2.2 I2C總線及SAA7111初始化設(shè)計(jì)66-69
• 5.3 圖像存儲單元軟件設(shè)計(jì)69-71
• 5.4 圖像傳輸單元軟件設(shè)計(jì)71-73
• 5.5 圖像顯示單元軟件設(shè)計(jì)73-75
• 5.6 系統(tǒng)軟件驗(yàn)證75-79
• 5.6.1 圖像采集單元驗(yàn)證75-77
• 5.6.2 圖像存儲單元驗(yàn)證77-78
• 5.6.3 圖像傳輸單元驗(yàn)證78
• 5.6.4 圖像顯示單元驗(yàn)證78-79
• 5.7 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)果分析79
• 5.8 本章小結(jié)79-81
• 第6章 全文總結(jié)與工作展望81-82
• 6.1 全文總結(jié)81
• 6.2 工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-89
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果89

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本文編號：469794