【摘 要】
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红外探测系统具有全天候、抗干扰和适应性强的特性,在民用和军事领域均得到了广泛的应用,红外弱小目标检测问题作为该领域的重点和难点,一直以来都受到了国内外学者的广泛关注。受限于红外图像的分辨率,红外弱小目标往往强度低、面积小、容易被遮挡,检测难度较大,且为了提高检测精度,检测算法又常常需要耗费较长的时间,不利于构建实时系统,本文从提升检测精度、降低检测时间的角度出发,提出了一种基于FPGA实现检测的算
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红外探测系统具有全天候、抗干扰和适应性强的特性,在民用和军事领域均得到了广泛的应用,红外弱小目标检测问题作为该领域的重点和难点,一直以来都受到了国内外学者的广泛关注。受限于红外图像的分辨率,红外弱小目标往往强度低、面积小、容易被遮挡,检测难度较大,且为了提高检测精度,检测算法又常常需要耗费较长的时间,不利于构建实时系统,本文从提升检测精度、降低检测时间的角度出发,提出了一种基于FPGA实现检测的算法和系统方案,以面积换时间,以资源换精度,最终实现了一套具有良好检测性能的高速数字图像处理系统。首先,本文围绕红外探测系统中的红外弱小目标检测问题展开研究,总结了目前存在的各类红外弱小目标检测算法并且简述了它们的原理和特点,然后针对基于局部对比度的红外弱小目标检测算法进行了深入研究,重点阐述了该类算法的作用原理和算法流程,分析了该类算法的改进型算法的主要改进方向和改进手段。其次,本文提出了一种新的改进型算法,新算法首先简化了对比度的计算过程用以减少计算时间,然后增加了多方向检测机制用以提升目标对比度,最后设计了全新的高效滤波模板用以充分利用高速数字系统中的带宽资源。本文还对新算法进行了软件仿真用以衡量算法的可行性。最后,本文针对现存红外弱小目标处理系统速率较低的问题,设计并实现了一套基于FPGA的高速数字图像处理系统,系统主要包括高速SRIO接口设计、高速缓存DDR3设计以及高速数字图像处理流水线设计三部分内容,在设计中还为高速接口配置了专用的Si5368时钟芯片,大大提升了系统传输稳定度。最终经过测试,本文设计的新算法在本文设计的高速数字图像处理系统中运行良好,各向参数均符合预期指标,达到了20Gbps的处理速率,实现了90%以上的检测概率以及10%以下的虚警概率。
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