基于機器學習的紅外焦平面探測器信號處理模塊設計
發(fā)布時間：2021-11-11 12:35
隨著紅外成像技術的快速發(fā)展,紅外熱成像系統(tǒng)在軍事和民用領域的應用越來越廣泛。紅外焦平面陣列探測器作為現(xiàn)今紅外成像系統(tǒng)中最主要的探測器器件,以其為基礎的信號處理模塊也正朝著高性能和智能化的方向快速發(fā)展。在此基礎上,本文綜合設計了基于機器學習算法的紅外焦平面陣列探測器信號處理模塊,以硬件基礎架構、紅外圖像非均勻性校正和紅外圖像準實時目標檢測為模塊的三個主要部分,實現(xiàn)了高性能的硬件系統(tǒng)設計、有效的紅外圖像非均勻性校正以及準確的紅外圖像目標識別與定位功能。在硬件基礎架構方面,根據(jù)系統(tǒng)設計需求,本文構建了以DSP（Digital Signal Processing）和FPGA（Field-Programmable Gate Array）為處理核心的高性能硬件平臺。系統(tǒng)采用了FPGA板、DSP板和接口板構成硬件的三大組成部分。其中,FPGA作為主要邏輯產(chǎn)生芯片,控制了探測器的圖像采集、圖像預處理與圖像流的傳輸?shù)裙δ�。DSP則利用強大的并行處理運算能力實現(xiàn)對紅外圖像信息的計算與調整,運行關鍵的圖像處理算法。接口板上設計了豐富的接口資源,可以實現(xiàn)硬件與探測器端、電腦端和成像端的互通有無。同時,本文針對...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：104 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
紅外焦平面光學系統(tǒng)
第 2 章 基于 FPGA 與 DSP 的信號處理模塊硬件結構設計圖 2.2 所示，為本文設計的基于 FPGA 與 DSP 的紅外焦平面信號系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)主要由前端光學鏡頭錄入系統(tǒng)、ADC 采樣模塊理、數(shù)據(jù)存儲緩沖、圖像處理計算、DDR3 外部存儲、Cameralin視頻輸出模塊等部分組成（葛軍 等，2017），其中 FPGA、DSP 以大小均控制在 90*50mm 內。
圖 2. 3 DSP 板卡設計原理圖Fig 2.3 DSP board design schematic要用于對紅外圖像的實時計算處理，提高算法實現(xiàn) 芯片對于隨機存取存儲器（Random-Access Memorad only Memory，ROM）的高速訪問，并將高速串行進行集成，圖 2.4 為板卡實物圖。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的紅外場景理解算法[J]. 王晨,湯心溢,高思莉. 紅外技術. 2017(08)
[2]改進的神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正算法研究[J]. 陳芳林,張寶輝,汪貴華,楊開峰,于世孔. 科學技術與工程. 2016(33)
[3]LoG邊緣算子改進的加權引導濾波算法[J]. 龍鵬,魯華祥. 計算機應用. 2015(09)
[4]基于邊緣檢測的神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正及硬件實現(xiàn)[J]. 劉秀,劉詠,金偉其,林招榮,宋立國. 光電工程. 2014(02)
[5]基于場景的紅外非均勻性校正算法對比研究[J]. 張學峰,陳寶國,樊養(yǎng)余,王巍. 紅外技術. 2013(09)
[6]改進的紅外圖像神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正算法[J]. 趙春暉,劉振龍. 紅外與激光工程. 2013(04)
[7]改進的基于神經(jīng)網(wǎng)絡的非均勻性校正算法[J]. 陳寶國,張學峰,牛英宇. 紅外與激光工程. 2013(03)
[8]基于場景的焦平面陣列非均勻性校正算法研究[J]. 楊少林,于慧敏. 浙江大學學報(工學版). 2006(07)
[9]紅外焦平面成像器件發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 陳伯良. 紅外與激光工程. 2005(01)
[10]非制冷紅外焦平面陣列的非均勻性校正及其實現(xiàn)[J]. 楊國政,唐廣. 紅外. 2004(08)
博士論文
[1]空中平臺大視場紅外小目標實時探測技術研究[D]. 劉源.中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所) 2017
碩士論文
[1]基于DSP和FPGA的信號處理模塊及其IP核設計技術研究[D]. 毛群.浙江大學 2016
[2]非制冷紅外成像系統(tǒng)設計與成像質量評價[D]. 陳成.南京理工大學 2016
[3]基于場景的紅外焦平面陣列非均勻性校正[D]. 秦屹.南京理工大學 2014
[4]非制冷紅外熱成像系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 吳澤鵬.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2013
[5]多核DSP圖像處理系統(tǒng)的硬件設計[D]. 俞健.中國科學院研究生院（光電技術研究所） 2013
[6]基于FPGA的DDR3控制器設計與驗證[D]. 孟曉東.國防科學技術大學 2012
[7]基于光流法的運動目標檢測與跟蹤技術[D]. 裴巧娜.北方工業(yè)大學 2009
[8]紅外圖像目標檢測方法研究[D]. 劉蕓.西安電子科技大學 2009
[9]紅外焦平面陣列非均勻性校正方法研究[D]. 薛慧.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3488866
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：104 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
紅外焦平面光學系統(tǒng)
第 2 章 基于 FPGA 與 DSP 的信號處理模塊硬件結構設計圖 2.2 所示，為本文設計的基于 FPGA 與 DSP 的紅外焦平面信號系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)主要由前端光學鏡頭錄入系統(tǒng)、ADC 采樣模塊理、數(shù)據(jù)存儲緩沖、圖像處理計算、DDR3 外部存儲、Cameralin視頻輸出模塊等部分組成（葛軍 等，2017），其中 FPGA、DSP 以大小均控制在 90*50mm 內。
圖 2. 3 DSP 板卡設計原理圖Fig 2.3 DSP board design schematic要用于對紅外圖像的實時計算處理，提高算法實現(xiàn) 芯片對于隨機存取存儲器（Random-Access Memorad only Memory，ROM）的高速訪問，并將高速串行進行集成，圖 2.4 為板卡實物圖。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的紅外場景理解算法[J]. 王晨,湯心溢,高思莉. 紅外技術. 2017(08)
[2]改進的神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正算法研究[J]. 陳芳林,張寶輝,汪貴華,楊開峰,于世孔. 科學技術與工程. 2016(33)
[3]LoG邊緣算子改進的加權引導濾波算法[J]. 龍鵬,魯華祥. 計算機應用. 2015(09)
[4]基于邊緣檢測的神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正及硬件實現(xiàn)[J]. 劉秀,劉詠,金偉其,林招榮,宋立國. 光電工程. 2014(02)
[5]基于場景的紅外非均勻性校正算法對比研究[J]. 張學峰,陳寶國,樊養(yǎng)余,王巍. 紅外技術. 2013(09)
[6]改進的紅外圖像神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正算法[J]. 趙春暉,劉振龍. 紅外與激光工程. 2013(04)
[7]改進的基于神經(jīng)網(wǎng)絡的非均勻性校正算法[J]. 陳寶國,張學峰,牛英宇. 紅外與激光工程. 2013(03)
[8]基于場景的焦平面陣列非均勻性校正算法研究[J]. 楊少林,于慧敏. 浙江大學學報(工學版). 2006(07)
[9]紅外焦平面成像器件發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 陳伯良. 紅外與激光工程. 2005(01)
[10]非制冷紅外焦平面陣列的非均勻性校正及其實現(xiàn)[J]. 楊國政,唐廣. 紅外. 2004(08)
博士論文
[1]空中平臺大視場紅外小目標實時探測技術研究[D]. 劉源.中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所) 2017
碩士論文
[1]基于DSP和FPGA的信號處理模塊及其IP核設計技術研究[D]. 毛群.浙江大學 2016
[2]非制冷紅外成像系統(tǒng)設計與成像質量評價[D]. 陳成.南京理工大學 2016
[3]基于場景的紅外焦平面陣列非均勻性校正[D]. 秦屹.南京理工大學 2014
[4]非制冷紅外熱成像系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 吳澤鵬.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2013
[5]多核DSP圖像處理系統(tǒng)的硬件設計[D]. 俞健.中國科學院研究生院（光電技術研究所） 2013
[6]基于FPGA的DDR3控制器設計與驗證[D]. 孟曉東.國防科學技術大學 2012
[7]基于光流法的運動目標檢測與跟蹤技術[D]. 裴巧娜.北方工業(yè)大學 2009
[8]紅外圖像目標檢測方法研究[D]. 劉蕓.西安電子科技大學 2009
[9]紅外焦平面陣列非均勻性校正方法研究[D]. 薛慧.哈爾濱工業(yè)大學 2007
本文編號：3488866
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