红外焦平面成像信号处理技术研究

• 作 者: 龙华保
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 红外焦平面成像 信号处理 FPGA DSP 斑状目标跟踪

红外焦平面成像信号处理技术是当今发展迅速、军民两用的高科技技术之一，在目标跟踪、机器人导航、辅助驾驶等领域有着广泛的应用。本文围绕红外焦平面成像系统应用，设计并实现了基于凝视红外焦平面的图像信号处理系统。对红外成像制导过程中红外图像的非均匀性校正、图像噪声抑制、红外图像增强、红外斑状目标检测跟踪等处理技术进行了系统深入研究。系统采用现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)+数字信号处理(Digital signal process，DSP)硬件框架，并充分利用FPGA处理器实时性好、可重构设计、低功耗、设计灵活以及易于在线调试等优势，设计并实现了基于两点温度定标的非均匀性校正、扩展的灰度线性变换、中值滤波、双线性插值放大等图像处理算法。本文研究了红外焦平面成像系统的设计和实现中的相关问题，主要内容如下：对红外焦平面成像系统进行了研究，设计和实现了一种基于DSP+FPGA的实时红外成像信号处理系统，该系统工作稳定。分析了焦平面红外图像低对比度、非均匀性、宽动态范围等特性，提出了红外图像的预处理算法。并详细介绍了预处理算法中基于FPGA的两点温度定标的非均匀性校正、中值滤波、扩展灰度线性变换算法的设计与实现。研究了滤波估值理论在红外图像中针对斑状目标跟踪的应用，分析了斑状目标的位置测量和位移的误差模型，提出了红外斑状目标的滤波预测跟踪方法。