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红外导引头信息处理机是红外精确制导武器的核心部件之一,而红外图像预处理系统是该信息处理机的关键模块之一。红外导引头信息处理机具有以下要求:一是具备较大的数据吞吐量,并且能进行实时处理,二是具备低功耗、重量轻,高可靠性的特点。本文针对红外导引头信息处理机的这两个要求进行研究,以解决红外图像预处理中的两个问题,即红外图像的非均匀校正和红外图像增强,并设计出具有实时性、低功耗的红外导引头图像预处理系统。 本文首先分析了红外焦平面阵列所产生的红外图像的非均匀性来源。接着通过对现有的非均匀校正算法的分析,在算法性能和复杂度之间进行折衷,选择两点校正法来实现红外图像的非均匀校正。 其次,为满足目标检测、识别等后处理的需求,对于非均匀校正后的图像还要进行图像增强处理。本文在对常用的图像增强算法进行研究的基础上,结合信息处理机的实时性、低功耗要求,提出均值滤波与拉普拉斯算子法相结合的混合图像增强算法。 最后,使用Verilog语言对预处理系统进行了寄存器传输级(RTL)描述,设计出红外导引头图像预处理系统。该系统的核心部分为非均匀校正和图像增强模块,并且集成了Flash控制器和DDR SDRAM控制器,提高了系统的可靠性,减小了系统体积。由于使用了DDR SDRAM,系统的存储带宽除了保证预处理部分存储的实时性外还可以满足后处理部分的需求。在系统的设计中,充分考虑了低功耗的要求,在系统级、行为级以及RTL级采用不同的策略来降低系统的功耗。此外,为了便于观察预处理结果,本文还在系统设计中加入VGA接口模块,可以将预处理结果从DDR SDRAM中读出并输出至CRT显示器。 实验结果表明,本文所设计的红外导引头图像预处理系统具有实时性的特点,可以满足信息处理机的要求。