基于FPGA的星载红外小目标检测系统设计与实现

发布时间：2021-07-03 18:20

　　随着卫星技术的不断发展,星载红外目标检测系统在军事和民用领域中发挥着越来越重要的作用。但是,由于卫星红外图像背景复杂、目标点小,使得检测难度增加。同时,卫星图像分辨率高、帧频快,导致星上信息处理的数据率大,对系统的实时性和稳定性提出了更高的要求。本文的研究目的是设计并实现一个检测性能好、实时性强、稳定性高的星载红外小目标检测系统。研究从红外小目标检测算法优化、算法的FPGA实现和系统接口设计三个方面展开。首先,本文采用性能较好的基于环形最大中值滤波和帧间轨迹关联的红外小目标检测算法,并针对FPGA并行执行的特点,通过阈值计算简化、采用上一帧统计值计算当前帧阈值、多帧检测循环展开等操作,在对原始算法检测性能影响较小的前提下,对算法中复杂计算进行简化、计算结构进行优化,使其更适于FPGA实现。然后,本文基于并行化和流水线处理的设计思想,设计了算法在FPGA上实现的硬件结构,包括环形最大中值滤波、阈值计算、自适应阈值分割、多帧检测、检测结果存取、连通域标记和目标质心计算等模块。设计具有“全局流水化、局部并行化”的特点,具有很强的实时性。最后,本文设计了红外小目标检测系统接口逻辑,包括时钟和复... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

软硬件联合验证测试图

在第 3、4 帧原始图像中标出，如图5-4 中(c)(d)所示。图中仅标出了目标不小于四个像素的检测结果。(a)第三帧 MATLAB 结果 (b)第三帧 Modelsim 仿真结果

(j) (k) (l)图 5-6 序列 1~序列 12 原始图5.3 检测系统性能分析5.3.1 检测性能分析本节将对 5.2.2 节中系统测试结果进行定量和定性分析。计算每个序列中前 10帧图像检测率和虚警率的均值。部分序列结果如图 5-7 所示，其它数据测试结果可以得到类似结论，此处未列出。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于NVIDIA Jetson TX2的道路场景分割[J]. 李诗菁,卿粼波,何小海,韩杰.  计算机系统应用. 2019(01)
[3]基于粒子滤波的多异步传感器检测前跟踪算法[J]. 杜郑成,陈霄,陈华杰,王圣哲.  火力与指挥控制. 2019(01)
[4]浅析串行通信接口UART的设计[J]. 涂文元.  民营科技. 2018(12)
[5]红外单帧图像弱小目标检测技术综述[J]. 王好贤,董衡,周志权.  激光与光电子学进展. 2019(08)
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博士论文
[1]实时视觉特征检测与匹配硬件架构研究[D]. 王建辉.华中科技大学 2015

硕士论文
[1]空中红外小目标检测及硬件加速研究[D]. 孟博.北京工业大学 2016
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本文编号：3263109